Антарктическая импульсная переходная антенна

Эксперимент Антарктическая импульсная транзитная антенна ( ANITA ) был разработан для изучения космических нейтрино сверхвысокой энергии (UHE) путем обнаружения радиоимпульсов, испускаемых при их взаимодействии с антарктическим ледяным щитом. Это будет достигнуто с помощью массива радиоантенн, подвешенных к гелиевому шару, летящему на высоте около 37 000 метров. [1]

Эксперимент ANITA-IV в Антарктиде перед запуском на воздушном шаре.

Нейтрино с энергией порядка 10 18  эВ производят радиоимпульсы во льду из-за эффекта Аскаряна . Считается, что эти высокоэнергетические космические нейтрино возникают в результате взаимодействия космических лучей сверхвысокой энергии (10 20  эВ) с фотонами космического микроволнового фонового излучения . Таким образом, есть надежда, что эксперимент ANITA поможет объяснить происхождение этих космических лучей. [2]

Экспериментальные временные рамки

ANITA-I был запущен с Мак-Мердо , Антарктида , летом 2006–2007 годов. Массив должен был путешествовать вокруг континента с циркумполярными ветрами в течение приблизительно месяца, прежде чем его вернет CSBF . Каждая последующая миссия (при наличии финансирования) будет проводиться с двухлетним интервалом. ANITA-II, модифицированный прибор с 40 антеннами, был запущен со станции Мак-Мердо летом 2008–2009 годов. ANITA-III, который, как ожидалось, должен был улучшить чувствительность в 5–10 раз, был запущен в декабре 2014 года.

ANITA-IV была выпущена в декабре 2016 года [3] с более легкой общей конструкцией, настраиваемыми режекторными фильтрами и улучшенной системой запуска.

Финансирование

ANITA — это совместный проект нескольких университетов под руководством UH Manoa [4] и финансируемый за счет грантов NASA и Министерства энергетики США. [5]

Результаты

ANITA летала четыре раза между 2006 и 2016 годами и установила самые конкурентоспособные ограничения на поток диффузных нейтрино сверхвысокой энергии выше нескольких десятков экза - электронвольт (ЭэВ). В дополнение к ограничениям на поток диффузных нейтрино, каждый полет ANITA наблюдал десятки космических лучей сверхвысокой энергии через геомагнитное радиоизлучение от вызванных космическими лучами обширных атмосферных ливней , которые ANITA обычно наблюдает в отражении от поверхности льда. [6] [7]

ANITA-I и ANITA-III также обнаружили аномальные радиосигналы, которые наблюдательно согласуются с предстоящими обширными атмосферными ливнями, выходящими из поверхности. Предполагается, что предстоящие обширные атмосферные ливни будут созданы распадом предстоящих тау-лептонов, генерируемых падающими тау-нейтрино во время их распространения через Землю. [8] Однако углы, под которыми наблюдались эти события, находятся в противоречии со свойствами нейтрино Стандартной модели, поскольку Земля должна сильно ослаблять поток нейтрино при этих крутых углах выхода. [9] [10] Последующее исследование эксперимента IceCube , который ищет нейтрино со значительно меньшей энергией, чем ANITA, не смогло обнаружить какой-либо значительный источник нейтрино из места этих событий. [11] По состоянию на 2016 год эти события остаются необъясненными.

Четвертый полет ANITA, ANITA-IV, также обнаружил четыре события, которые наблюдательно согласуются с предстоящими обширными атмосферными ливнями, вызванными тау . [12] В отличие от событий от ANITA-I и ANITA-III, которые наблюдались под крутыми углами ниже горизонта, события ANITA-IV наблюдались очень близко к горизонту, где события, вызванные тау, наиболее вероятны. [12]

Соавторы

В состав нынешней команды по сотрудничеству ANITA входят представители Гавайского университета в Маноа , Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе , Университета штата Огайо , Университета Делавэра , Канзасского университета , Вашингтонского университета в Сент-Луисе , Лаборатории реактивного движения NASA , Лондонского университетского колледжа , Чикагского университета , Национального тайваньского университета и Калифорнийского политехнического университета .

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ "ANITA: Антарктическая импульсная переходная антенна". Архивировано из оригинала 2015-09-24 . Получено 2005-12-14 .
  2. ^ "Высокий летчик слушает космические сигналы". New Scientist . 23 декабря 2006 г.
  3. ^ "CSBF: Payload monitoring ANITA-IV". Архивировано из оригинала 2016-12-02 . Получено 2016-12-02 .
  4. ^ "ANITA III запущен над Антарктидой | Источник | Университет Вашингтона в Сент-Луисе". Источник . 2014-12-23 . Получено 2020-01-15 .
  5. ^ "Сотрудничество | ANITA" . Получено 2020-01-15 .
  6. ^ Schoorlemmer, H.; Belov, K.; Romero-Wolf, A.; García-Fernández, D.; Bugaev, V.; Wissel, SA; Allison, P.; Alvarez-Muñiz, J.; Barwick, SW; Beatty, JJ; Besson, DZ (апрель 2016 г.). «Измерения энергии и потока космических лучей сверхвысокой энергии, наблюдавшиеся во время первого полета ANITA». Astroparticle Physics . 77 : 32– 43. arXiv : 1506.05396 . Bibcode :2016APh....77...32S. doi : 10.1016/j.astropartphys.2016.01.001 . S2CID  34613649.
  7. ^ Горхэм, П. У.; Людвиг, А.; Дьякону, К.; Као, П.; Эллисон, П.; Банерджи, О.; Баттен, Л.; Бхаттачарья, Д.; Битти, Дж. Дж.; Белов, К.; Биннс, У. Р. (19.02.2021). «Необычные события, похожие на космические лучи, наблюдаемые ANITA-IV». Physical Review Letters . 126 (7): 071103. arXiv : 2008.05690 . Bibcode : 2021PhRvL.126g1103G. doi : 10.1103/PhysRevLett.126.071103. ISSN  0031-9007. PMID  33666466. S2CID  227141510.
  8. ^ Альварес-Муньис, Хайме; Карвальо, Вашингтон Р.; Пайе, Кевин; Ромеро-Вольф, Андрес; Шурлеммер, Харм; Зас, Энрике (2018-01-26). «Комплексный подход к производству тау-лептонов с помощью высокоэнергетических тау-нейтрино, распространяющихся через Землю». Physical Review D. 97 ( 2): 023021. arXiv : 1707.00334 . Bibcode : 2018PhRvD..97b3021A. doi : 10.1103/PhysRevD.97.023021. ISSN  2470-0010. S2CID  102491527.
  9. ^ Чо, Адриан (2018-09-27). «Странные частицы, туннелирующие сквозь Землю, могут указывать на новую физику». Science . doi :10.1126/science.aav5588. S2CID  126199611.
  10. ^ Gorham, PW; Rotter, B.; Allison, P.; Banerjee, O.; Batten, L.; Beatty, JJ; Bechtol, K.; Belov, K.; Besson, DZ; Binns, WR; Bugaev, V.; Cao, P.; Chen, CC; Chen, CH; Chen, P.; Clem, JM; Connolly, A.; Cremonesi, L.; Dailey, B.; Deaconu, C.; Dowkontt, PF; Fox, BD; Gordon, JWH; Hast, C.; Hill, B.; Hughes, K.; Huang, JJ; Hupe, R.; Israel, MH; et al. (2018). «Наблюдение необычного события, похожего на восходящий космический луч, в третьем полете ANITA». Physical Review Letters . 121 (16): 161102. arXiv : 1803.05088 . Bibcode : 2018PhRvL.121p1102G. doi : 10.1103/PhysRevLett.121.161102. PMID  30387639. S2CID  53223465.
  11. ^ «IceCube исключает последнее объяснение Стандартной модели аномальных нейтринных событий ANITA». 8 января 2020 г.
  12. ^ ab Prechelt, Remy; Wissel, Stephanie; Romero-Wolf, Andrew (2021-07-23). ​​"Анализ гипотезы тау-нейтрино для событий, подобных космическим лучам вблизи горизонта, наблюдаемых ANITA-IV". Труды 37-й Международной конференции по космическим лучам — PoS(ICRC2021) . Том 395. SISSA Medialab. стр. 1110. doi : 10.22323/1.395.1110 . S2CID  237511492.
  • Miocinovic, P.; et al. (2005). «Настройка на нейтрино сверхвысоких энергий в Антарктиде – эксперимент ANITA». Econf C. 041213 : 2516. arXiv : astro-ph/0503304 . Bibcode : 2005tsra.conf..765M.
  • Статья Калифорнийского университета. Архивировано 24 сентября 2015 г. на Wayback Machine.
  • Статья Гавайского университета
Взято с "https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Антарктическая_импульсная_переходная_антенна&oldid=1184228224"