Коллаборация Askaryan Radio Array Collaboration завершила первый комплексный анализ данных всех пяти станций массива Askaryan Radio Array (ARA), расположенных на Южном полюсе. Целью работы был поиск рассеянного потока ультраэнергичных нейтрино. Анализ охватывает почти 30 сезонов наблюдений, собранных в период с 2013 по 2023 год.
Массив ARA состоит из пяти автономных станций с антеннами, погружёнными в антарктический лёд на глубину до 200 метров. Каждая станция оснащена антеннами с вертикальной и горизонтальной поляризацией. Такая конфигурация позволяет регистрировать радиосигналы, возникающие при взаимодействии нейтрино с антарктическим льдом.
Впервые для обработки данных всех станций использована единая аналитическая платформа. Она включает согласованную калибровку оборудования, единое моделирование и общую систему оптимизации отбора событий. Применение такого подхода позволило повысить точность анализа и снизить систематические различия между станциями.
Для подавления фоновых событий использовалась многоуровневая система триггеров, алгоритмы фильтрации и калибровочные импульсы. Ключевым этапом анализа стало обучение линейного дискриминанта, предназначенного для отделения редких сигналов нейтрино от значительно более частого теплового шума.
Результаты показывают, что объединённый анализ данных всех станций заметно увеличивает эффективный объём регистрации и позволяет достичь чувствительности к энергиям вплоть до одного зеттаэлектронвольта. Полученные ограничения на поток диффузных нейтрино оказались самыми строгими среди всех радиодетекторов на сегодняшний день.
Один зеттаэлектронвольт соответствует 1021 электронвольт — это на три порядка больше, чем энергия эксаэлектронвольта, в диапазоне которого уже наблюдаются самые мощные космические лучи. Частицы с подобной энергией считаются одними из самых мощных во Вселенной: для сравнения, энергия знаменитого события "Oh-My-God particle" оценивается примерно в 3×1020 электронвольт. Именно в этом экстремальном диапазоне энергий ищут космогенные нейтрино — частицы, возникающие при взаимодействии ультраэнергичных космических лучей с реликтовым излучением Вселенной.
Работа демонстрирует потенциал масштабируемого поиска космических нейтрино в антарктическом льду и создаёт основу для будущих радиодетекторных проектов, включая радиокомпонент обсерватории IceCube-Gen2.