Un detector de rayos cósmicos de la Antártida ha captado extraños pulsos de radio que parecen venir de debajo del hielo y desafían nuestra comprensión actual de la física de partículas, según los científicos. El descubrimiento, dicen, puede indicar la existencia de partículas o interacciones entre partículas que aún no conocíamos. Pero incluso ser evidencia de la esquiva materia oscura.
El descubrimiento se ha realizado gracias al Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA), un conjunto de instrumentos de precisión que se elevan a unos 40 km sobre la superficie de la Antártida gracias a unos globos. Estos equipos están diseñados para detectar ondas de radio procedentes de rayos cósmicos que impactan en la atmósfera.
Pero las ondas de radio detectadas, dicen los investigadores, tenían ángulos muy pronunciados que, según sus cálculos, tendrían que venir del subsuelo. Esto significa que habrían atravesado miles de kilómetros de roca antes de llegar al detector, lo que, en principio, haría que la señal de radio fuera indetectable al haber sido absorbida previamente por la roca.
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Sin embargo, esto no ha sido así. Los científicos han detectado algo y eso desafía los modelos actuales de la física de partículas.“Es un problema interesante porque todavía no tenemos una explicación de qué son esas anomalías”, asegura Stephanie Wissel, profesora de física, astronomía y astrofísica de la Universidad de Penn State y autora principal del estudio publicado recientemente en la revista Physical Review Letters.
Un descubrimiento accidental
El equipo, formado por un gran número de investigadores internacionales, estaba usando ANITA para intentar detectar a los escurridizos neutrinos cuando se toparon por accidente con las extrañas señales de radio.
Los neutrinos tienen la masa más pequeña conocida de todas las partículas subatómicas y se suelen producir en fuentes de energía extremadamente alta, como estrellas y supernovas. Aunque todos los modelos apuntan a que son abundantes en el universo, son muy difíciles de detectar, ya que rara vez interactúan con otros tipos de materia y simplemente la atraviesan.
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“Hay mil millones de neutrinos atravesando la uña de tu pulgar en cualquier momento, pero los neutrinos realmente no interactúan”, explica Wissel. “Así que este es un problema de doble filo. Si los detectamos, significa que han viajado todo este camino sin interactuar con nada más. Podríamos estar detectando un neutrino procedente del límite del universo observable”.
Los científicos apuntaron las antenas del sistema ANITA hacia el hielo, buscando neutrinos que al interactuar con el hielo produzcan emisiones de radio que luego se puedan detectar. Sin embargo, durante uno de esos barridos, en lugar de interacciones de neutrinos cósmicos, el equipo encontró unos inusuales pulsos de radio que provenían de la otra dirección.
Materia oscura o una partícula nueva
El equipo calculó la trayectoria de las partículas. “Las ondas de radio que detectamos tenían ángulos muy pronunciados, como 30 grados por debajo de la superficie del hielo”, explicó Wissel. Lo que significa que habían atravesado miles de kilómetros de roca sólida.
Luego compararon los datos de ANITA con modelos matemáticos y simulaciones de rayos cósmicos y otras lluvias de partículas ascendentes para confirmar que no habían detectado neutrinos ni ninguna otra señal conocida basada en partículas. Los resultados no coincidían con ninguna fuente conocida de pulsos de radio procedentes de debajo del hielo, por lo que “lo más probable es que no representen neutrinos”, dice Wissel.
El equipo afirma que existen varias explicaciones al misterio. Una de ellas sugiere que se trata de materia oscura. Otra que podría tratarse de un tipo completamente nuevo de partícula o interacción partícula-partícula. Las posibilidades son muchas, pero Wissel sugiere que las futuras observaciones del IceCube y el Observatorio Pierre Auger podrían cerrar un poco el círculo. Además, el equipo está construyendo actualmente un nuevo detector más grande y sensible llamado PUEO que también podría arrojar luz sobre estas misteriosas detecciones.
“Mi hipótesis es que se produce algún efecto interesante de propagación de radio cerca del hielo y también cerca del horizonte que no comprendo del todo, pero sin duda hemos explorado varios de ellos y tampoco hemos podido encontrar ninguno todavía”, explica Wissel. “Así que, por ahora, sigue siendo uno de esos misterios sin resolver”.
Un detector de rayos cósmicos de la Antártida ha captado extraños pulsos de radio que parecen venir de debajo del hielo y desafían nuestra comprensión actual de la física de partículas, según los científicos. El descubrimiento, dicen, puede indicar la existencia de partículas o interacciones entre partículas que aún no conocíamos. Pero incluso ser evidencia de la esquiva materia oscura.
