29 oktober 2020

Een nieuwe verklaring voor de ANITA-anomalieën: weerkaatsing van kosmische straling

Kaart van Antarctica, maar daarop aangegeven in rood de plaatsen waar ANITA de twee anomalieën zag. In paars/blauw is de snelheid van het oppervlakteijs aangegeven. Credit: Ian Shoemaker.

Over de twee ANITA-anomalieën heb ik vaker geschreven, tot vervelens toe wellicht (zie o.a. deze en deze blog). Dat verhaal nog even in een notendop: in 2006 en 2014 detecteerde men met het ANITA-experiment 37 km hoog in de lucht boven de Zuidpool een zeer energetisch tau-neutrino, die uit de richting van de aarde kwam. Per seconde vliegen er zo’n 65 miljard neutrino’s per vierkante centimeter door je lichaam, maar die zijn van de zon afkomstig, die vliegen met alle gemak dwars door de aarde en daar merk je helemaal niets van. De neutrino’s die ANITA detecteert zijn van een andere orde, die zijn zeer energierijk, zo energierijk zelfs dat het hen niet lukt door de aarde te vliegen [1]. En toch zag ANITA twee tau-neutrino’s in 2006 en 2014 van beneden komen, dus vanuit de aarde – hieronder de karakteristieken van de twee gebeurtenissen.

Credit: Derek B. Fox, Steinn Sigurdsson, +4 authors Stéphane Coutu

Dat leverde direct de meest bizarre theorieën op, zoals dat van parallelle universums. Maar nu is er recent een theorie gekomen die een stuk down-to-earth is, haha wat zeg ik, down-from-earth kan ik beter zeggen. Want de natuurkundige Ian Shoemaker (Virginia Tech College of Science) en zijn collega’s – waaronder Peter Kuipers Munneke, hé die kennen we – komen met een nieuwe verklaring voor de twee met ANITA waargenomen anomalieën. Volgens hen kwamen er helemaal geen neutrino’s van onderaf, maar waren het oorspronkelijk deeltjes van de kosmische ‘straling’, die van bovenaf kwamen. Die term straling is een tikkeltje verwarrend, want het gaat merendeels om deeltjes zoals elektronen en protonen, maar ook om de kernen van helium en zwaardere elementen én uit neutrino’s en hoog-energetische fotonen. Eén zo’n deeltje van de kosmische straling dook bij de gebeurtenissen in 2006 en 2014 (en niet in 2016 en 2018, zoals in de bron staat) van bovenaf het ijs in en vervolgens werd ‘t door een dichte ijslaag onder de oppervlakte van Antarctica weerkaatst. Het gaat om een laag die firn heet, een grofkorrelige substantie bestaande uit sneeuw en ijs. In zo’n laag firn kom je verschillende dichtheden door elkaar tegen en dat zorgt ervoor dat kosmische straling die daar met hoge snelheid doorheen vliegt botst met de protonen en elektronen van het ijs en dat ze gaan verstrooien.

Onderzoek aan firn bij een gletsjer. Credit: via Wikipedia.

Je krijgt dan een uitbarsting van radiostraling, die wetenschappers met hun instrumenten kunnen zien. Het probleem is dat deze signalen de eigenschappen van de radiopuls van een neutrino hebben. Door die verschillende dichtheden van firn kan het gebeuren dat je een weerkaatsing krijgt zonder dat er een fase-omkering optreedt. Daardoor denkt ANITA dat ‘ie de radiopuls ziet van een energierijk neutrino van onderaf, terwijl het in werkelijkheid een weerkaatst deeltje van de kosmische straling is, die oorspronkelijk van bovenaf kwam. Hier het vakartikel van Shoemaker, Kuipers Munneke en de anderen, verschenen in Annals of Glaciology. Bron: Phys.org.

  1. Voor ‘ultra-high-energy’ (UHE) kosmische neutrino’s is dat een probleem, omdat hun energie boven de elektrozwakke schaal ligt (rond 240 GeV), de grens waarboven de elektrozwakke symmetrie zich herstelt en de neutrino’s wél reageren met gewone leptonen, waar de aarde vol mee zit – iets wat ze onder die grens niet doen. []

Comments

  1. Grappig dat altijd als eerste de meest exotische verklaringen worden gezocht en vervolgens (jaren later) de meest waarschijnlijke worden gevonden 🙂 . Zoals ik al eerder opmerkte, voor funding bij NASA moet je wel eens uit je bol gaan om de aandacht te krijgen. Leven op basis van cyanide, wormpjes in meteorieten etc…..
    https://www.nasa.gov/press-release/goddard/2019/cyanide-in-meteorites
    https://www2.jpl.nasa.gov/snc/nasa1.html

  2. Wybren de Jong zegt

    Het lijkt me wel van belang om te vermelden dat deze nieuwe verklaring binnen het standaard model past, want in een eerdere blog stond dat het ‘niet met Standaard Model verklaard [kan] worden’.

Speak Your Mind

*

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

%d bloggers liken dit: