9 december 2019

Sterke aanwijzingen dat ANITA en IceCube supersymmetrische leptonen hebben gezien

De ANITA antenne na een succesvolle vlucht. Credit: Australian Antarctic Division

Onderzoekers hebben met NASA’s Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA)1, een gevoelige antenne in een ballon die hoog in de lucht boven Antartica kosmische straling onderzoekt, sterke aanwijzingen gevonden dat met de antenne een signaal gevonden is dat afkomstig is van een zogeheten stau slepton. Een stau slepton? Yep, een supersymmetrische variant van een tau lepton, da’s een zware ‘derde generatie equivalent’ van het ons aller bekende elektron – de ‘s’ in de naam staat voor supersymmetrisch. De sterke aanwijzing – met een zeer hoge statistische betrouwbaarheid van σ5,8 en zelfs σ7,0 als men ook waarnemingen van de neutrino detector IceCube, óók op Antartica, meetelt (5σ is de grens van wat in de wetenschap ‘bewijs’ wordt genoemd) – bestaat uit twee waarnemingen die tot mei 2016 gedaan zijn met ANITA. De antenne is gemaakt om zeer energierijke kosmische straling waar te nemen vanuit het heelal.

Een impressie van IceCube en wat er onder het ijs gebeurt. Credit: Icecube/NSF

Dat was ook nu het geval met de twee gedane waarnemingen, maar het punt was dat de bron van beneden kwam, van onderen! Het gaat volgens dit vakartikel, dat deze week op de ArXiv is geplaatst, om zeer energierijke deeltjes, in de orde van ongeveer 0,06 EeV, de ‘E’ staat voor exa, dat is 10^18, een miljoen keer zo veel energie als een TeV, tera elektronvolt. Ter vergelijking: de protonen die in de Large Hadron Collider met bijna de lichtsnelheid tegen elkaar knallen hebben een energie van 7 TeV. Dat die deeltjes van onderen kwamen, vanuit de richting dus van de aarde en niet van bovenaf, betekend dat de deeltjes dwars door de aarde moeten zijn gevlogen. Voor neutrino’s is dat geen enkel probleem, maar dat geldt alleen voor lage energie-neutrino’s. Voor ‘ultra-high-energy’ (UHE) kosmische neutrino’s is dat wél een probleem, omdat hun energie boven de elektrozwakke schaal ligt (rond 240 GeV), de grens waarboven de elektrozwakke symmetrie zich hersteld en de neutrino’s wél reageren met gewone leptonen – iets wat ze onder die grens niet doen.

Is er wellicht een vierde smaak neutrino, een steriel neutrino? Credit: Symmetry magazine.

Als verklaring heeft men al gedacht aan steriele neutrino’s, een hypothetische zware variant van de drie bekende ‘smaken’ neutrino’s, die nooit een interactie met andere deeltjes aangaat, behalve dan via de zeer zwakke zwaartekracht. Maar in dat vakartikel van hierboven wordt door de onderzoekers van Penn State Universiteit een nieuwe mogelijkheid genoemd, dat de bron zoals gezegd zo’n stau slepton is – in de afbeelding hieronder zie je dat stau deeltje, τ met een golfje erboven.

Voor de opwinding van deze waarneming maakt het feitelijk niet uit of die bron een steriel neutrino of een stau slepton is, want beide deeltjes passen niet binnen het Standaard Model (SM) van de elementaire deeltjes en de natuurkrachten ertussen, dus beide deeltjes zijn voorbeelden van natuurkunde ‘beyond standard model’ (BSM). De kans dat de twee waarnemingen tóch door een deeltje van SM kan worden verklaard is zeer klein: minder dan 1 op 3,5 miljoen! Mocht het echt om zo’n BSM-deeltje gaan dan is het gelijk interessant voor de speurders naar donkere materie, want daar zouden beiden ook mee te maken kunnen hebben, de steriele neutrino’s als kandidaat-deeltje van DM en de stau sleptonen, omdat ze na een interactie in de aarde met een gewoon deeltje kunnen vervallen in een tau lepton én een LSP, een ‘lightest supersymmetric particle’, da’s een kandidaat-DM deeltje. Boeiend! Bron: Livescience + The reference Frame.

  1. Woehaha, ik schreef er bijna tien jaar geleden al een blog over. []

Comments

  1. Wow, machtig interessante ontwikkeling. Nu de LHC niet veel meer dan het Higgs lijkt te gaan vinden en de meeste dark-matter experimenten ook niet bijster veel opleveren biedt dit goede hoop op een fantastische doorbraak.

    Bedankt Arie! dit soort artikelen is waarom ik astroblogs bijna iedere dag lees. Jullie zijn vaak een van de eersten die opmerken als er wat interessants gebeurt, en er dan ook nog met kennis van zaken over schrijven.

Speak Your Mind

*

Deze website gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.

%d bloggers liken dit: