Un experimento en globo sobre la Antártida para detectar ondas de radio cósmicas ha detectado extrañas señales que parecen provenir de las profundidades del hielo. Son señales que contradicen lo que se sabe de física de partículas, según los científicos.
El experimento ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) consiste de antenas de radio que van en globos de la NASA a 30 o 39 km por sobre la superficie de la Antártida. En los últimos años el detector recogió pulsos de radio que parecen surgir atravesando la Tierra. ANITA detectó esas señales “en ángulos realmente empinados, como a 30 grados por debajo de la superficie del hielo”, dijo Stephanie Wissel, coautora del trabajo y profesora adjunta de física en Penn State, según declaraciones de la universidad. Eso sugiere que los pulsos de radio viajaron atravesando unos 6.000 a 7.000 kilómetros de roca sólida para llegar al detector, y eso no tendría que ser posible.
Según los modelos actuales de la física de partículas la roca tendría que haber absorbido esos pulsos de radio por completo, imposibilitando la detección. “Es un problema interesante porque todavía no tenemos una explicación de esas anomalías”, afirmó Wissel. Con sus colegas, publicó los hallazgos en Physical Review Letters en el mes de marzo.
El experimento
El objetivo principal del ANITA es recoger información sobre eventos en el espacio profundo, analizando señales que llegan a la Tierra. Este experimento tiene un papel esencial en la búsqueda de neutrinos – partículas elusivas sin carga y la masa más pequeña de todas las partículas subatómicas.
Los neutrinos abundan en el universo – pasan constantemente a través de nosotros – y suelen provenir de fuentes de alta energía como el sol o las supernovas. El problema está en que es muy difícil detectar sus señales, según Wissel. ANITA busca vencer ese obstáculo al buscar las emisiones de radio emitidas por los neutrinos cuando interactúan con el hielo antártico.
El detector vuela en globo por sobre el hielo y busca “lluvias de hielo”, cascadas de partículas que se dan cuando los neutrinos golpean el hielo superficial. Esas lluvias de partículas producen señales de radio que ANITA puede detectar. Los neutrinos que interactúan con el hielo producen una partícula secundaria llamada tau leptón que gradualmente se descompone y pierde energía. Ese deterioro da lugar a otro tipo de emisión ue se conoce como “lluvia de aire”. Los investigadores pueden diferenciar las lluvias de hielo de las de aire para identificar a la partícula que creó la señal, y rastrean esa señal hasta su origen.
Inusual
Sin embargo, debido al ángulo empinado de las señales anómalas, se descartó la posibilidad de que proviniesen de los neutrinos que interactúan con el hielo, o con los tau leptones que producen. Wissel y sus colegas analizaron los datos de varios vuelos del ANITA y los compararon con simulaciones y modelos matemáticos de rayos cósmicos y lluvias de aire. Con ello pudieron eliminar la posibilidad de que ANITA hubiera detectado otras señales conocidas basadas en partículas.
Los investigadores compararon los datos del ANITA con hallazgos de otros grandes detectores de neutrinos como el Experimento IceCube y el Observatorio Pierre Auger, para ver si habían captado anomalías similares. No encontraron respuesta hasta ahora. Los otros detectores no habían registrado nada que pudiera explicar las anomalías detectadas por el ANITA. Lo único que Wissel y sus colegas pueden asegurar es que las partículas que causan las extrañas señales no son neutrinos.
Se espera que el próximo gran detector revele más información sobre estas anomalías. En Penn State, el equipo de Wissel está diseñando y construyendo la misión PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observation). Este nuevo detector será más grande y podrá detectar mejor las señales de neutrinos, según Wissel.
Ella tiene ya una hipótesis temprana sobre la naturaleza de estas anomalías. “Creo que se trata de algún efecto de propagación de radio, algo interesante que ocurre cerca del hielo y también cerca del horizonte, aunque no puedo entenderlo del todo. Por cierto, hemos explorado varios de ellos y no pudimos volver a encontrarlos”, dijo Wissel.
“En este momento sigue siendo uno de esos históricos misterios y me entusiasma que cuando podamos usar el PUEO tendremos mejor sensibilidad. En principio deberíamos detectar más anomalías y quizá hasta podamos entender qué son. También podríamos detectar neutrinos, algo que en ciertos aspectos sería mucho más interesante”.
