Российская нейтринная обсерватория поймала частицу с «невозможно» высокой энергией
Ученые, работающие с детекторами Баксанской нейтринной обсерватории, зафиксировали прохождение космической частицы с рекордно высокой энергией в 250 тераэлектронвольт (ТэВ). Ее открытие ставит под сомнение теории, накладывающие ограничения на максимальную энергию космических лучей, сообщила в пятницу пресс-служба Института ядерных исследований РАН.
«Российская частица с энергией 251 ТэВ парадоксальна тем, что такие гамма-кванты поглощаются по пути к Земле в результате взаимодействий с межгалактическим фоном. За истекшие четыре дня уже появились статьи, пытающиеся объяснить феномен "новой физикой", например, аксионами. Но я не думаю, что в этом есть такая уж необходимость. Возможно, найдется и более стандартное объяснение», — заявил ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН (Москва) Борис Штерн, чьи слова приводит пресс-служба института.
В последние десять лет астрономы активно наблюдают за нейтрино сверхвысоких энергий и другими космическими частицами внутригалактического и внегалактического происхождения, которые «нарушают» так называемый предел Грайзена-Зацепина-Кузьмина.
Под этим термином физики понимают количество энергии — около восьми джоулей, которую может иметь нейтрино, фотон или космический луч, движущийся к Земле от далеких галактик. Разогнанная материя, «нарушающая» этот предел, начинает взаимодействовать с микроволновым фоновым излучением Вселенной, своеобразными отголосками Большого Взрыва, формировать новые частицы и терять энергию.
Недавно российским и китайским ученым удалось зафиксировать пока самого яркого кандидата на роль подобного «нарушителя» в ходе наблюдений за гамма-вспышкой GRB 221009A, вспыхнувшей на ночном небе в прошлое воскресенье в одной из далеких галактик в созвездии Стрелы. Примерно через 22 минуты после начала этого космического катаклизма установка «Ковер-2» Баксанской нейтринной обсерватории зафиксировала прохождение через нее фотона с рекордно высокой энергией в 250 ТэВ.
Чуть раньше, как отмечают исследователи, их китайские коллеги, работающие с обсерваторией LHAASO, зафиксировали прохождение еще нескольких частиц сверхвысоких энергий, обладающих энергией в 18 ТэВ, что также является рекордно высоким значением для этой установки. Оба этих открытия, по словам Штерна и его коллег, вызвали массу споров среди теоретиков и астрономов-наблюдателей, так как эти фотоны или породившие их космические лучи не могли долететь до Земли из галактики, где произошла вспышка GRB 221009A — она удалена от нас на 2 млрд световых лет.
По этой причине часть ученых считают, что фиксация этих частиц сверхвысоких энергий указывает на существование «новой физики» за пределами Стандартной модели, а также на возможное нарушение некоторых предсказаний общей теории относительности Эйнштейна. В частности, некоторые исследователи предполагают, что источником фотонов могли послужить аксионы, один из кандидатов на роль частиц «легкой» темной материи.
Другие исследователи предполагают, что «пойманные» в России и Китае фотоны сверхвысоких энергий могли быть порождены некими близлежащими объектами внутри Млечного Пути, однако пока теоретики не могут даже примерно предположить их природу и механизм рождения аналога гамма-вспышки. Дальнейшие наблюдения и теоретические поиски, как надеются Штерн и его коллеги, дадут ответ на этот вопрос.