Selv om nøytrinoer er mystiske partikler, er de bemerkelsesverdig vanlige. Milliarder nøytrinoer passerer kroppen din hvert sekund. Men nøytrinoer samhandler sjelden med vanlig materie, så det er en stor ingeniørutfordring å oppdage dem. Selv når vi oppdager dem, gir ikke alltid resultatene mening. For eksempel har vi nylig oppdaget nøytrinoer som har så mye energi at vi ikke aner hvordan de skapes.
En nøytrino detektor er vanligvis et stort kammer fylt med rent vann eller is. I dette kammeret er det veldig følsomme detektorer. Nøytrinoer blir ikke observert direkte. I stedet venter en nøytrino-detektor på at en nøytrino skal slå i et atom. Når det gjør det, kan det lage ladede leptoner, for eksempel et elektron, muon eller tauon. Disse ladede partiklene kan også produsere lys. Så ved å oppdage lyset eller leptonene, vet vi at en nøytrino har interaksert med detektoren.
De fleste av nøytrinoene vi oppdager er solnøytrinoer, produsert av kjernefysisk fusjon i solens kjerne. Men ting som supernovaer og gamma-ray bursts produserer også nøytrinoer. Det har vært fokusert mye på å oppdage disse ekstra-solar nøytrinoer.
En av de beste nøytrino detektorene er IceCube Neutrino Observatory i Antarktis. Antarktis er et flott sted for et nøytrinoobservatorium fordi det tykke laget av isen er flott til å absorbere alle slags omstreifne partikler som kosmiske stråler og gammastråler som kan rote med dine følsomme detektorer. Ved å begrave observatoriet i isen kan vi være sikre på at hendelsene vi oppdager er fra nøytrinoer. IceCube-observatoriet har oppdaget nøytral-sol-nøytrinoer flere ganger.
Men det er et annet nøytrinoobservatorium i Antarktis, og det oppdager nøytrinoer på en veldig annen måte. Kjent som den Antarctic Impulsive Transient Antenna, eller ANITA, det er en følsom radiodetektor som er montert på en ballong. ANITA er en radiodetektor fordi når nøytrinoer med høy energi kolliderer med is fra Antarktis kan de lage radiolys. Disse nøytrinoene er hundrevis av ganger kraftigere enn de som er oppdaget av IceCube.
Når ANITA oppdaget disse nøytrinoene med høy energi, det forårsaket litt røre fordi de så ut til å komme fra at neutrinoer gikk gjennom jorden før den slo Antarktis-isen. Dette er hva du kan forvente deg hvis en kraftig astrofysisk hendelse skapte en strøm av nøytrinoer i jordens retning. Men hvis det er tilfelle, vil disse nøytrinoene også utløse hendelser som kan oppdages av IceCube.
Så IceCube Collaboration så etter oppdagelseshendelser som skjedde på samme tid som ANITA deteksjoner. De fant ingen bevis for korrelerte hendelser, noe som betyr at det ikke skyldes noen kraftige nøytrinohendelser lysår unna. Dette er rart fordi det etterlater to muligheter: enten ANITA ga falske positiver på grunn av en viss feil i designen, eller disse nøytrinohendelsene er forårsaket av en prosess som ligger utenfor standardmodellen. Innenfor standardmodellen for partikkelfysikk er det ingen måte å produsere nøytrinoer med så høy energi.
Dette er bare et lite sett med hendelser, så det er grunn til å være forsiktig med resultatene. Imidlertid kan dette siste arbeidet antyde et nytt fysikkområde vi ennå ikke forstår.
Referanse: Aartsen, M. G., et al. "Et søk etter IceCube-hendelser i retning av ANITA-neutrino-kandidater."
