ANITA

Експеримент ANITA-IV в Антарктиді перед запуском на повітряній кулі.

ANITA (англ. Antarctic Impulsive Transient Antenna, антарктична імпульсна перехідна антена) — експеримерт з вивчення космічних нейтрино надвисоких енергій шляхом виявлення радіоімпульсів, випромінюваних під час їх взаємодієї з антарктичним льодовим покривом. Вимірювання радіоімпульсів виконується за допомогою масиву радіоантен, підвішених до гелієвого стратостата на висоті приблизно 37 км[1].

Нейтрино з енергією порядку 1018 еВ, створюють радіоімпульси в льоді через ефект Аскар'яна. Вважається, що ці космічні нейтрино високої енергії є результатом взаємодії космічних променей надвисоких енергій (1020 еВ) з фотонами реліктового випромінювання. Таким чином експеримент ANITA має допомогти пояснити походження цих космічних променів[2].

Запуски

ANITA-I стартувала з антарктичної станції Мак-Мердо влітку 2006—2007 років і близько місяця подорожував навколо континенту з навколополярними вітрами.

ANITA-II, модифікований прилад із 40 антенами, була запущена зі станції Мак-Мердо влітку 2008—2009 років.

ANITA-III була запущена у грудні 2014 року. Очікувалось, що вона покращить чутливість у 5–10 разів.

ANITA-IV, запущена у грудні 2016 року[3], мала полегшену загальну конструкцію, регульовані режекторні фільтри та покращену систему запуску.

Фінансування

ANITA є результатом співпраці багатьох університетів під керівництвом Гавайського університету в Маноа[4] і фінансується грантами НАСА та Міністерства енергетики США[5].

Результати

ANITA здійснила чотири польоти між 2006 і 2016 роками та встановила жорсткі обмеження на потік дифузних нейтрино надвисоких енергій (з енергією понад приблизно 1019 еВ). На додаток до обмежень на потік дифузних нейтрино, кожен політ ANITA спостерігав десятки космічних променів надвисокої енергії через геомагнітне радіовипромінювання від широких атмосферних злив, викликаних космічними променями[6][7].

ANITA-I та ANITA-III також виявили аномальні радіосигнали, які, за даними спостережень, узгоджувалися з оберненими атмосферними зливами, що йшли вгору з поверхні Землі. Передбачається, що такі обернені атмосферні зливи можуть створюватись розпадом тау-лептонів, утворених під час поширення тау-нейтрино наскрізь через Землю[8]. Однак кути, під якими спостерігалися ці події, суперечать властивостям нейтрино Стандартної моделі, оскільки Земля повинна сильно послаблювати потік нейтрино під такими крутими кутами виходу[9][10]. Подальше дослідження в рамках експерименту IceCube, який шукає нейтрино зі значно меншою енергією, ніж ANITA, не змогло виявити жодного значного джерела нейтрино з місця цих подій[11]. Станом на 2016 рік ці події залишаються непоясненими.

Четвертий політ ANITA, ANITA-IV, також виявив чотири події, які за спостереженнями узгоджувалися з майбутніми широкими атмосферними зливами, спричиненими тау-лептонами[12]. На відміну від подій ANITA-I та ANITA-III, які спостерігалися під крутими кутами під горизонтом, події ANITA-IV спостерігалися дуже близько до горизонту, де події, індуковані тау-лептонами, за теоретичними передбаченнями є найімовірнішими[12].

Учасники

Команда ANITA включає членів з

Див. також

Примітки

  1. ↑ ANITA: Antarctic Impulsive Transient Antenna. Архів оригіналу за 24 вересня 2015. Процитовано 6 грудня 2023. [Архівовано 2015-09-24 у Wayback Machine.]
  2. ↑ High flyer listens for cosmic pings. New Scientist. 23 грудня 2006.
  3. ↑ CSBF: Payload monitoring ANITA-IV. Архів оригіналу за 2 грудня 2016. Процитовано 2 грудня 2016. [Архівовано 2016-12-02 у Wayback Machine.]
  4. ↑ ANITA III launched over Antarctica | The Source | Washington University in St. Louis. The Source (амер.). 23 грудня 2014. Процитовано 15 січня 2020.
  5. ↑ Collaboration | ANITA (амер.). Процитовано 15 січня 2020.
  6. ↑ Schoorlemmer, H.; Belov, K.; Romero-Wolf, A.; García-Fernández, D.; Bugaev, V.; Wissel, S.A.; Allison, P.; Alvarez-Muñiz, J.; Barwick, S.W. (April 2016). Energy and flux measurements of ultra-high energy cosmic rays observed during the first ANITA flight. Astroparticle Physics (англ.). 77: 32—43. arXiv:1506.05396. Bibcode:2016APh....77...32S. doi:10.1016/j.astropartphys.2016.01.001.
  7. ↑ Gorham, P. W.; Ludwig, A.; Deaconu, C.; Cao, P.; Allison, P.; Banerjee, O.; Batten, L.; Bhattacharya, D.; Beatty, J. J. (19 лютого 2021). Unusual Near-Horizon Cosmic-Ray-like Events Observed by ANITA-IV. Physical Review Letters (англ.). 126 (7): 071103. arXiv:2008.05690. Bibcode:2021PhRvL.126g1103G. doi:10.1103/PhysRevLett.126.071103. ISSN 0031-9007. PMID 33666466.
  8. ↑ Alvarez-Muñiz, Jaime; Carvalho, Washington R.; Payet, Kévin; Romero-Wolf, Andrés; Schoorlemmer, Harm; Zas, Enrique (26 січня 2018). Comprehensive approach to tau-lepton production by high-energy tau neutrinos propagating through the Earth. Physical Review D (англ.). 97 (2): 023021. arXiv:1707.00334. Bibcode:2018PhRvD..97b3021A. doi:10.1103/PhysRevD.97.023021. ISSN 2470-0010.
  9. ↑ Cho, Adrian (27 вересня 2018). Oddball particles tunneling through Earth could point to new physics. Science. doi:10.1126/science.aav5588.
  10. ↑ Gorham, P. W.; Rotter, B.; Allison, P.; Banerjee, O.; Batten, L.; Beatty, J. J.; Bechtol, K.; Belov, K.; Besson, D. Z. (2018). Observation of an Unusual Upward-Going Cosmic-Ray-like Event in the Third Flight of ANITA. Physical Review Letters. 121 (16): 161102. arXiv:1803.05088. Bibcode:2018PhRvL.121p1102G. doi:10.1103/PhysRevLett.121.161102. PMID 30387639. {{cite journal}}: Недійсний |displayauthors=29 (довідка)
  11. ↑ IceCube rules out last Standard Model explanation of ANITA's anomalous neutrino events. 8 січня 2020.
  12. ↑ а б Prechelt, Remy; Wissel, Stephanie; Romero-Wolf, Andrew (23 липня 2021). An analysis of a tau-neutrino hypothesis for the near-horizon cosmic-ray-like events observed by ANITA-IV. Proceedings of 37th International Cosmic Ray Conference — PoS(ICRC2021) (англ.). SISSA Medialab. 395: 1110. doi:10.22323/1.395.1110.

Посилання