Bizarre deeltjes op de zuidpool: "Niet te verklaren met de huidige fysica"
Er gebeurt iets vreemds op Antarctica. Een NASA-detector heeft er een mogelijk bijzonder raar ‘deeltje’ opgemerkt dat de huidige wetten van de fysica tart. "Dit is niet te verklaren met de huidige natuurkunde."
Ze heet ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) en hangt om de zoveel tijd een maand op ongeveer 35 kilometer boven de Zuidpool. Via haar hypergesofisticeerde collectie radio-antennes wil de NASA ontdekken welke deeltjes er allemaal door ons universum reizen.
De passage van flitsende deeltjes uit de ruimte of ‘kosmische straling’ is het makkelijkst te meten wanneer ze door grote, transparante oppervlaktes reist. ANITA registreert de typische radiogolven die de deeltjes achterlaten wanneer ze in het ijs crashen. Maar ze komen dus evengoed in pakweg Zwevezele voor.
Extreem veel energie
Nu blijkt dat ANITA iets bizars heeft gespot. Uit de bevroren ondergrond daar op Antarctica komt een deeltje uit de ondergrond, en dat tart de natuurwetten zoals we die kennen. Het is een deeltje met extreem veel energie, dat ongestoord doorheen de ruimte, door de aarde en weer de ruimte in schiet en onderweg nergens aan blijft plakken.
'Luitjes, ik denk dat wij hier het standaardmodel aan diggelen slaan!'
De deeltjes in het huidige ‘standaardmodel’ van de deeltjesfysica kunnen zo’n straffe toer niet uithalen. Het standaardmodel beschrijft de krachten en deeltjes die alle materie – alles wat we om ons heen zien – vormen.
“Maar, euh… Luitjes, ik denk dat wij hier het standaardmodel aan diggelen slaan!”, tweet nu astrofysicus Derek Fox (Pennsylvania State University). Want Fox en zijn collega's zien signalen die wijzen op kosmische straling die niet uit de ruimte tot bij ons komt, maar die in de andere richting gaat en vanuit de aarde, uit het ijs opduikt.
'Dit is een eerste analyse die wijst op iets dat buiten ons standaardmodel valt'
Dat is niet iets wat neutrino’s (het soort deeltjes waar ANITA naar zoekt, BDB) doorgaans doen. Sommige kunnen wel onverstoord door kilometers rotslagen reizen, maar blijven onderweg altijd wel ergens in de aarde steken nadat ze uit de ruimte zijn neergedaald. Nooit slagen ze erin opnieuw vanuit de aarde naar buiten te reizen. Maar de signalen die Fox en zijn team analyseerden, wijzen op neutrino’s met extreem hoge energie, die duizenden kilometers door de aarde snellen.
Verbluft maar voorzichtig
Twee jaar al zoeken natuurkundigen begrijpelijke of, in de wereld van de deeltjesfysica, zelfs ‘banale’ verklaringen. In hun artikel, aangemeld op arXiv (Cornell University), sluiten Fox en zijn collega's zulke gewone verklaringen uit.
Op basis van twee signalen van ANITA en nog meer ‘opstijgende’ kosmische straling die het gelijkaardige project IceCube mogelijk opving, besluiten zij dat – wat voor vreemd ding het ook mag zijn dat uit het Antarctische ijs schiet – de kans erg klein is dat het een gewoon deeltje uit het standaardmodel is. Ze specificeren hoe klein die kans is: minder dan één op 3,5 miljoen. Het moet dus een veel vreemder beestje zijn.
'Als het klopt, zijn de implicaties zo verregaand dat ik toch meer herhaling door andere experimenten wil zien. Wanneer dat er is, moeten we het standaardmodel ingrijpend bijwerken'
Collega’s reageren verbluft, maar ook voorzichtig: niet iedereen wil de 'gewonere' verklaringen al uitsluiten. “Dit is een eerste analyse die wijst op iets dat buiten ons standaardmodel valt”, Mauricio Bustamante, astrofysicus aan het Niels Bohr Institute (Kopenhagen).
'Sterk'
De meesten vinden het wel lastig om dat standaardmodel, dat in experimenten overeind blijft, los te laten. Dat willen ze enkel doen als er overvloedige bewijzen zijn. “Ik gok altijd op het standaardmodel”, reageert astrofysicus John Beacom (Ohio State University). “Maar hier zijn de aanwijzingen toch sterk dat er iets anders aan de hand is.”
Ook professor Krijn De Vries (VUB), die meewerkt aan IceCube, zegt: “Dit is sterk. Als het klopt, zijn de implicaties zo verregaand dat ik toch meer data en herhaling door andere experimenten wil zien. Wanneer dat er is, moeten we het standaardmodel ingrijpend bijwerken. We zoeken al lang naar de deeltjes met de hoogste energie in ons universum en naar een antwoord op de vraag waar ze hun immense energie halen. Het is een essentiële stap om de natuur en onze omgeving te doorgronden.”