Döbbenet az Antarktiszon: Rádióhullámok, amelyek felülírhatják a fizika törvényeit!

Az Antarktisz jeges, érintetlen vidéke nemcsak a Föld egyik legelhagyatottabb helyszíne, hanem a tudományos kutatások különleges laboratóriuma is. 2025 júniusában a NASA által támogatott ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) kísérlet kutatói szokatlan rádióhullámokat észleltek, amelyek a jég mélyéről érkeztek. Ezek a titokzatos rádióhullámok olyan szögekben érték el a detektorokat, amelyek a jelenlegi részecskefizikai modellek szerint nem lehetségesek. A felfedezés új részecskék létezésére vagy eddig ismeretlen fizikai folyamatokra utalhat, és világszerte felkeltette a tudományos közösség figyelmét.

Mi az ANITA kísérlet, és mit keres az Antarktiszon?

Az ANITA egy egyedülálló tudományos kísérlet, amelynek célja a nagy energiájú kozmikus sugarak és neutrínók észlelése. A kísérlet során rádióantennákkal felszerelt ballonokat küldenek 30-40 kilométeres magasságba az Antarktisz fölé. Azért választották ezt a helyszínt, mert a vastag jégréteg és a minimális emberi tevékenység ideális feltételeket biztosít a rádiójelek tiszta fogadásához. A neutrínók, ezek az alig érzékelhető részecskék, a jégben ütközve rádióhullámokat keltenek, amelyeket az ANITA detektál.

Azonban a legutóbbi mérések során a kutatók valami váratlanra bukkantak: olyan rádióhullámokra, amelyek nem a légkörből, hanem a jég alól, a Föld belsejéből érkeztek. Ez a jelenség ellentmond a fizika jelenlegi törvényeinek, mivel a rádióhullámok nem képesek több ezer kilométeres kőzeten áthatolni anélkül, hogy elnyelődnének.

A titokzatos rádióhullámok jellemzői

Miért különlegesek ezek a jelek?

A kutatók, köztük Stephanie Wissel, a Penn State Egyetem fizikusa, megdöbbentő részleteket tártak fel. A rádióhullámok körülbelül 30 fokos szögben érkeztek a jég felszíne alól, ami azt sugallja, hogy a jelek a Föld mélyéről, akár több ezer kilométeres távolságból erednek. Normális körülmények között a kozmikus sugarak által keltett jelek a jégen visszaverődve, “elfordítva” érkeznek a detektorokhoz. Az ANITA azonban olyan impulzusokat észlelt, amelyek nem mutatják ezt a jellegzetes elfordulást.

A tudósok más neutrínódetektorok, például az IceCube és a Pierre Auger Obszervatórium adatait is megvizsgálták, de ezek nem észleltek hasonló jeleket. Ez arra utal, hogy a titokzatos rádióhullámokat nem neutrínók okozzák, ami tovább mélyíti a rejtélyt.

Lehetséges magyarázatok: új fizika vagy technikai anomália?

Új részecskék vagy sötét anyag?

A kutatók több elméletet is megvizsgálnak a jelenség magyarázatára. Az egyik lehetőség, hogy a jeleket eddig ismeretlen részecskék vagy kölcsönhatások okozzák, amelyek képesek áthatolni a Föld kérgén. Egyes tudósok a sötét anyag részecskéivel való kölcsönhatásra gyanakszanak, mivel ezek elméletileg gyengén reagálnak a normál anyaggal, így képesek lehetnek nagy távolságokat megtenni.

Egy másik elmélet szerint a rádióhullámok viselkedése az antarktiszi jég vagy a horizont közelében fellépő szokatlan propagációs effektusok miatt lehet különleges. Azonban a jelenlegi modellek nem tudják pontosan megmagyarázni ezt a hatást, így további kutatásokra van szükség.

Geológiai vagy környezeti okok?

Néhány kutató felvetette, hogy a jelek forrása geológiai tevékenység lehet, például a jég alatti tektonikus mozgások vagy más szeizmikus jelenségek. Az Antarktisz alatt zajló földtani folyamatok azonban nem elég erőteljesek ahhoz, hogy ilyen rádióhullámokat generáljanak, így ez az elmélet kevésbé valószínű.

Mit hozhat a PUEO kísérlet?

Új eszközök a rejtély megfejtésére

Az ANITA kísérletet 2016-ban leállították, de a kutatók már egy új, érzékenyebb detektorra, a PUEO-ra (Payload for Ultrahigh Energy Observations) készülnek, amely 2025-ben vagy 2026-ban indulhat. Ez az eszköz nagyobb felbontással és jobb érzékenységgel rendelkezik, így képes lehet több anomáliát észlelni, vagy akár neutrínókat is detektálni. Stephanie Wissel optimista: “Ha a PUEO-val több ilyen jelet találunk, talán végre megérthetjük, mi okozza őket.”

A PUEO kísérlet nemcsak a titokzatos rádióhullámok eredetét vizsgálhatja, hanem új fejezetet nyithat a részecskefizika történetében. Ha a jelek valóban új részecskékre utalnak, az alapjaiban változtathatja meg a világegyetem működéséről alkotott elképzeléseinket.

Miért fontos ez a felfedezés?

Az Antarktisz egyedülálló környezetet biztosít a részecskefizikai kutatásokhoz. A jég tisztasága és a minimális elektromágneses zaj lehetővé teszi, hogy a tudósok olyan jeleket észleljenek, amelyek másutt elnyelődnének. Az ANITA és más hasonló kísérletek, mint például az IceCube, már korábban is fontos eredményeket hoztak a neutrínók és a kozmikus sugarak kutatásában.

A mostani felfedezés azonban ennél is tovább mutat. Ha a titokzatos rádióhullámok valóban új fizikai jelenségekre utalnak, az nemcsak a részecskefizikát, hanem a kozmológiát és a sötét anyag kutatását is forradalmasíthatja. Az eredmények interdiszciplináris megközelítést igényelnek, amely összefogja a fizikusokat, geológusokat és más szakembereket.

Egy rejtély, ami új kapukat nyithat

A titokzatos rádióhullámok, amelyeket az ANITA kísérlet észlelt az Antarktisz jege alatt, a tudomány egyik legnagyobb jelenlegi rejtélyét jelentik. Bár a jelek pontos eredete még ismeretlen, a kutatók nem adják fel a keresést. Az új technológiák, mint a PUEO, és az Antarktisz páratlan kutatási környezete reményt ad arra, hogy hamarosan válaszokat találunk. Addig is a felfedezés arra emlékeztet, hogy a világegyetem tele van meglepetésekkel, és a tudomány feladata, hogy ezeket lépésről lépésre feltárja.

A teljes tanulmány a Physical Review Letters folyóiratban jelent meg.

Fotó: Canva