Los inusuales impulsos de radio fueron detectados por el experimento Antena Antártica de Impulsos Transitorios (ANITA), una serie de instrumentos instalados en globos que sobrevuelan la Antártida y diseñados para detectar ondas de radio procedentes de rayos cósmicos que inciden en la atmósfera.
Foto: Stephanie Wissel / Penn State
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La Antártida, el continente más al sur de la Tierra, es un lugar apetecido por científicos de partículas debido a la baja probabilidad de que otras señales (como las producidas por las actividades humanas) interfieran con la búsqueda de pequeños objetos de materia que viajan por el cosmos. Y esto es particularmente importante para la búsqueda de partículas cósmicas, que ayudan a comprender los orígenes del universo.
Por esta razón, en esta región del planeta hay varios detectores de partículas como la Antena Antártica de Impulsos Transitorios (ANITA, por sus siglas en inglés) que busca un tipo de partícula en especial: los neutrinos. Estas partículas que no tienen carga y la masa más pequeña de todas las partículas subatómicas, abundan en el universo. Normalmente, son emitidos por fuentes de alta energía, como el Sol, o por grandes fenómenos cósmicos, como las supernovas o incluso el Big Bang. El problema es que son notoriamente difíciles de detectar.
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Para hacerlo, los científicos utilizan herramientas como ANITA que buscan ondas de radio (un tipo de radiación electromagnética) para detectar neutrinos que emiten particular conocidas como ‘tau neutrinos’ al chocar contra el hielo de la Antártida, en lo que se conoce como “duchas de hielo”. Lo que hace interesante estudiar a los neutrinos es que no interactúan de manera convencional con la materia, por lo que se puede detectar su origen, y es posible, por ejemplo, detectar neutrinos que viene desde los bordes del universo observable.
No obstante, un grupo de investigadores de la Universidad de Penn State (Estados Unidos) reportó una detección con características que no pueden explicarse con los conocimientos actuales de la física y pueden indicar nuevos tipos de partículas o interacciones desconocidas hasta ahora por la ciencia.
Stephanie Wissel, profesora asociada de Física, Astronomía y Astrofísica de Penn State que trabajó en el equipo ANITA en busca de señales de neutrinos, explicó, a través de un comunicado que “las ondas de radio que detectamos llegaban en ángulos muy pronunciados, a unos 30 grados por debajo de la superficie del hielo”.
Estas señales fueron detectadas por ANITA que es elevada a más de 40 kilómetros de la superficie de la Antártida a través de un sistema globos.
De acuerdo con los investigadores, la señal “anómala” habría tenido que pasar e interactuar con miles de kilómetros de roca antes de llegar al detector, lo que debería haber dejado la señal de radio indetectable que habría sido absorbida por la roca.
“Es un problema interesante porque todavía no tenemos una explicación de lo que son esas anomalías, pero lo que sí sabemos es que lo más probable es que no representen neutrinos”, sostuvo Wissel, a través de un comunicado.
Estos hallazgos, que abren un nuevo misterio para la ciencia de partículas, fueron publicados en la revista Physical Review Letters.
Si no son neutrinos, ¿qué son?
Luego de analizar los datos de múltiples vuelos de ANITA y compararlos con varios modelos matemáticos y simulaciones computacionales, los investigadores pudieron concluir que no se trata de una señal de una partícula conocida. Además de esto, comparó con los registros de otros detectores como el Experimento IceCube y Observatorio Pierre Auger, en lo que no hubo registros durante la misma franja de tiempo.
En general, estas señales no cuadran dentro de lo que se conoce dentro de la ciencia de partículas. Si bien algunas existen algunas pistas de que se trate materia oscura, las observaciones complementarias de otros detectores reducen esta posibilidad.
Por el momento, los investigadores se encuentran construyendo un nuevo detector de partículas que permita estudiar de manera más detallada el origen de esta señal “anómala”.
“Mi conjetura es que se produce algún efecto interesante de propagación de radio cerca del hielo y también cerca del horizonte, que no entiendo completamente, pero ciertamente hemos explorado varios de ellos, y tampoco hemos podido encontrar ninguno todavía”, explicó Wissel, a través de un comunicado. “Así que, en este momento, es uno de estos misterios de larga data, y estoy entusiasmado de que cuando volemos el nuevo detector, tendremos una mejor sensibilidad. En principio, deberíamos detectar más anomalías, y quizá lleguemos a entender de qué se trata. También podríamos detectar neutrinos, lo que en cierto modo sería mucho más emocionante”.
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