Введение
Эксперимент Антарктической импульсивной транзитной антенны (ANITA) разработан для изучения космических нейтрино ультравысокой энергии (UHE) путем регистрации радиоимпульсов, возникающих при их взаимодействии с антарктическим ледяным щитом. Реализация этого осуществляется с помощью массива радиоантенн, подвешенных к гелиевому шару, летящему на высоте около 37 000 метров. Нейтрино с энергиями порядка 10¹⁸ эВ генерируют радиоимпульсы в льду благодаря эффекту Аскаряна. Предполагается, что эти высокоэнергетические космические нейтрино образуются в результате взаимодействия космических лучей ультравысокой энергии (10²⁰ эВ) с фотонами космического микроволнового фонового излучения. Таким образом, ожидается, что эксперимент ANITA поможет прояснить происхождение этих космических лучей.
Экспериментальный временной период
Анита I была запущена из МакМёрдо, Антарктида, летом 2006–2007 годов. Массив должен был облететь континент с циркумполярными ветрами в течение примерно месяца, после чего его должен был подобрать CSBF. Каждая последующая миссия (при наличии финансирования) планировалась с интервалом в два года. ANITA II, модифицированный прибор с 40 антеннами, был запущен со станции МакМёрдо летом 2008–2009 годов. ANITA III, от которого ожидалось увеличение чувствительности в 5–10 раз, был запущен в декабре 2014 года. ANITA IV был запущен в декабре 2016 года, с облегченной конструкцией, настраиваемыми полосовыми фильтрами и усовершенствованной системой запуска.
Финансирование
ANITA — это сотрудничество нескольких университетов под руководством UH Manoa, финансируемое грантами NASA и Министерства энергетики США.
Результаты
ANITA совершила четыре полета в период с 2006 по 2016 год и установила наиболее строгие ограничения на поток диффузных нейтрино сверхвысокой энергии выше нескольких десятков экзаэлектронвольт (EeV). Помимо ограничений на диффузный поток нейтрино, каждый полет ANITA зарегистрировал десятки ультравысокоэнергетических космических лучей посредством геомагнитного радиоизлучения от обширных воздушных ливней, вызванных космическими лучами, которые ANITA обычно наблюдает в отражении от поверхности льда. ANITA I и ANITA III также зафиксировали аномальные радиосигналы, которые соответствовали наблюдаемым характеристикам восходящих обширных воздушных ливней, возникающих с поверхности. Предполагается, что восходящие обширные воздушные ливни создаются распадом восходящих тау-лептонов, генерируемых инцидентными тау-нейтрино при их распространении через Землю. Однако углы, под которыми были зарегистрированы эти события, противоречат свойствам нейтрино, предсказанным Стандартной моделью, поскольку Земля должна значительно ослаблять поток нейтрино при таких крутых углах выхода. Последующее исследование, проведенное экспериментом IceCube, который ищет нейтрино с существенно меньшей энергией, чем ANITA, не обнаружило значительного источника нейтрино в области, где были зарегистрированы эти события. По состоянию на 2016 год эти события остаются необъясненными. Четвертый полет ANITA, ANITA IV, также обнаружил четыре события, которые соответствовали наблюдаемым характеристикам восходящих обширных воздушных ливней, вызванных тау-частицами. В отличие от событий, зарегистрированных ANITA I и ANITA III под крутыми углами ниже горизонта, события ANITA IV были зафиксированы очень близко к горизонту, где наиболее вероятно возникновение событий, вызванных тау-частицами.
Сотрудники
В настоящее время в состав коллаборации ANITA входят представители Университета Гавайев в Маноа, Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, Государственного университета Огайо, Университета Делавера, Канзасского университета, Университета Вашингтона в Сент-Луисе, Лаборатории реактивного движения НАСА, Университетского колледжа Лондона, Чикагского университета, Национального тайваньского университета и Калифорнийского политехнического государственного университета.