南極上空を飛行する高高度気球型の
ニュートリノ検出器「ANITA」が、
現代の素粒子物理学では説明できない
不可思議なシグナルをとらえたそうだ。
この装置は、
宇宙から飛来する検出が難しい「ニュートリノ」と
呼ばれる素粒子が南極の氷と衝突する際に発する
微弱な電波信号を検出することを目的に設計されている。
ところが今回の信号は、
通常では考えられない角度から到達しており、
南極の氷に反射されたのではなく、
地球を突き抜けてやってきたかのように見えるという。
観測にあたったペンシルベニア州立大学の
研究チームは、
未知の粒子や新たな物理現象の可能性を視野に入れ、
さらなる調査と次世代観測機の開発を進めている。
ニュートリノでは説明できない
「異常信号」
今回の電波信号（シグナル）は、
ニュートリノ検出器として機能する、
南極衝撃過渡アンテナ
「ANITA」によって検出された。
その信号は氷の表面より30度も深い
角度からやってきており、
計算上、
この異常なシグナルは地球の岩盤を
何千kmも貫通して検出器に届いたことになる。
通常の電波なら吸収されてしまうため、
本来なら観測されるはずのないものだ。
では今回あり得ないはずのことが
起きたのはなぜなのか？
ペンシルベニア州立大学の物理学・天文学・
天体物理学者ステファニー・ウィッセル氏は、
「この現象の正体については、
まだ明確な説明がついていません。
ただ一つ確かなのは、
今回の信号はおそらくニュートリノによる
ものではないということです」と、
ニュースリリースで述べる。
遠い宇宙の様子を伝えてくれる
素粒子「ニュートリノ」
物質を構成するもっとも小さなパーツのことを
「素粒子」という。
「ニュートリノ」はその素粒子の1つだが、
電荷を持たず、
現在知られている素粒子としては一番軽いとされている。
それなのに、
ニュートリノは滅多なことでは検出されない。
「今この瞬間にも、
あなたの親指の爪くらいの範囲を
1秒間に10億個のニュートリノが通過しています。
なのに、
ほとんど他の物質と反応しません」
（ウィッセル氏）
それはつまり、
ごく稀に検出されるニュートリノにはとてつもなく
貴重な情報が含まれているということだ。
それは光速に近い速度で移動しながら、
途中で何かと干渉することがほとんどない。
だから遠い宇宙で起きた出来事を、
私たちにそのまま伝えてくれるのだ。
南極そのものを
アンテナにした検出器
ANITAは、ニュートリノの中でも
「タウニュートリノ」と呼ばれる種類に
注目して設計されている。
タウニュートリノは、
南極の氷の中でまれに物質と衝突することがあり、
その際に「タウレプトン」という粒子が生成される。
このタウレプトンは電子よりはるかに重く、
非常に短い時間で崩壊して別の粒子に変化する。
その崩壊の際に強い電波が放射され、
空気中へと広がっていく。
このとき発生するのが
「エアシャワー」と呼ばれる現象である。
エアシャワーは、
高速で飛ぶ粒子が大気中の原子と次々に衝突し、
連鎖的に新たな粒子を生み出しながら広がっていく。
この放射は、
もとの粒子の性質や起源を知る手がかりになる。
ANITAはこの微弱な電波を検出するために、
気球に搭載されて南極上空40kmの
成層圏まで打ち上げられる。
氷の広大な面を“アンテナ”として利用し、
空気シャワーから放出される電波をキャッチし、
その発生源を突き止めることで、
宇宙で起きた高エネルギー現象の
正体に迫ることを目的としている。
また、
壁に投げられたボールが跳ね返る
角度から投げた方向を推測できるように、
シグナルの角度や方向から逆算して
粒子の起源を特定することもできる。
しかし今回検出されたシグナルは、
常識では考えられないほど鋭い角度から届いており、
その起源をたどることができなかった。
ニュートリノではない
とすれば何なのか？
データの分析からは、
すでに知られている粒子による
シグナルではないことが確認されている。
さらにアイスキューブ・ニュートリノ観測所や
ピエール・オージェ観測所でも同じような
シグナルが検出されていないか照会されたが、
それらしい記録は見当たらなかった。
こうしたことから、
異常なシグナルは、ニュートリノではないと判断されている。
では一体何なのか？
今のところ標準的な素粒子物理学では説明できず、
謎めいたダークマターの痕跡である
可能性も指摘されている。
いずれにせよ、
ほかの検出器で観測されていない以上、
その正体の候補はかなり絞られるという。
私の予想では、
氷や地平線近くで生じる未解明の
伝播現象が関係しているではないかと思います。
もちろんその検証も行いましたが、
今のところその裏付けはありません
（ウィッセル氏）
＜参考:天体物理学者ステファニー・ウィッセル＞