คลื่นวิทยุลึกลับจากแอนตาร์กติกา จุดชนวนปริศนาแห่งฟิสิกส์ และอาจเป็นเบาะแสของสสารมืด?

ทีมนักวิทยาศาสตร์จากโครงการ ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) ตรวจพบสัญญาณคลื่นวิทยุปริศนาซึ่งพุ่งออกมาจากน้ำแข็งลึกใต้ทวีปแอนตาร์กติกา และอาจเป็นหลักฐานของอนุภาคชนิดใหม่ที่ยังไม่เคยรู้จักมาก่อน หรือแม้แต่สัญญาณจาก “สสารมืด” ที่เป็นองค์ประกอบลึกลับของจักรวาลกว่า 85%

ANITA เป็นระบบตรวจจับสัญญาณอนุภาคพลังงานสูงที่ลอยอยู่เหนือพื้นดินราว 40 กิโลเมตร โดยอาศัยบอลลูนขนาดใหญ่เป็นพาหนะ และออกแบบมาเพื่อค้นหานิวตริโนพลังงานสูงพิเศษ (UHE neutrinos) ที่พุ่งจากจักรวาลมายังโลก

ปกติแล้ว ANITA จะรับสัญญาณเมื่อคลื่นวิทยุสะท้อนจากน้ำแข็งด้านล่าง แต่สัญญาณล่าสุดกลับมีลักษณะแตกต่างออกไป โดยพุ่งขึ้นมาจากใต้น้ำแข็งในมุมชัน 30 องศา ซึ่งไม่สอดคล้องกับทฤษฎีฟิสิกส์ที่มีอยู่

ดร.สเตฟานี วิสเซล (Stephanie Wissel) นักฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยเพนน์สเตต สมาชิกทีม ANITA ให้สัมภาษณ์ว่า “นี่เป็นปัญหาที่น่าทึ่ง เพราะเรายังไม่มีคำอธิบายที่ดีสำหรับสิ่งที่ตรวจพบ ความผิดปกตินี้น่าจะไม่ใช่นิวตริโน”

แม้ว่าคลื่นที่ตรวจพบจะคล้ายกับลายเซ็นของนิวตริโน อนุภาคไร้มวลที่เคลื่อนที่ผ่านสสารได้โดยแทบไม่เกิดปฏิสัมพันธ์ใด ๆ แต่ทิศทางของสัญญาณกลับขัดกับหลักการฟิสิกส์ นั่นทำให้เกิดข้อสงสัยว่าอาจไม่ใช่นิวตริโนตามแบบที่รู้จัก แต่เป็นอนุภาคใหม่ หรือแม้แต่การแสดงตัวของพลังงานลึกลับ เช่น สสารมืด

โดยทั่วไปแล้ว เมื่อนิวตริโนพลังงานสูงชนเข้ากับน้ำแข็ง มันจะก่อให้เกิดอนุภาคลูกที่เรียกว่า “เทา เลปตอน” ซึ่งสลายตัวอย่างรวดเร็ว กลายเป็น "ฝนอากาศ" ที่ปล่อยคลื่นวิทยุออกมาให้ ANITA ตรวจจับได้ นักวิจัยสามารถใช้มุมของคลื่นที่พุ่งกลับมาเพื่อย้อนรอยหาแหล่งกำเนิดได้ อย่างไรก็ตาม ในกรณีนี้ มุมของคลื่นกลับไม่เป็นไปตามแบบจำลอง ทำให้ไม่สามารถระบุแหล่งกำเนิดได้แน่ชัด

นอกจากนี้ ยังไม่มีการยืนยันจากเครื่องตรวจจับอื่น เช่น IceCube และ Pierre Auger Observatory ว่าพบสัญญาณในลักษณะเดียวกัน ซึ่งยิ่งตอกย้ำความแปลกประหลาดของปรากฏการณ์นี้

และเพื่อหาคำตอบเพิ่มเติม นักวิจัยกำลังพัฒนาเครื่องตรวจจับรุ่นใหม่ชื่อว่า PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations) ซึ่งมีความไวสูงกว่ามากและคาดว่าจะเปิดเผยความจริงเกี่ยวกับสัญญาณลึกลับเหล่านี้ได้ในอนาคต

ดร.วิสเซล กล่าวทิ้งท้ายว่า “นี่เป็นปริศนาที่ยังค้างคาใจพวกเรามานาน และผมตื่นเต้นมากที่การทดลองครั้งใหม่ของ PUEO อาจเป็นกุญแจไขความลับนี้”

งานวิจัยนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters เมื่อเดือนมีนาคมที่ผ่านมา และอาจเป็นจุดเริ่มต้นของการค้นพบครั้งสำคัญในฟิสิกส์พลังงานสูงและจักรวาลวิทยา