Mil millones de neutrinos atraviesan la uña de tu pulgar a cada instante, pero las misteriosas señales captadas en la Antártida desafían incluso el comportamiento de estas escurridizas partículas fantasma.Entre 2016 y 2018, un detector de partículas cósmicas flotando sobre la vasta soledad de la Antártida captó un fenómeno desconcertante para la ciencia actual.
El experimento Antena Antártica de Impulso Transitivo (ANITA, por sus siglas en inglés), una serie de antenas transportadas por globos a 40 kilómetros de altura, registró señales de radio que, en lugar de reflejarse en el hielo –como normalmente ocurre– parecían provenir de debajo del horizonte, atravesando el hielo antártico, con una orientación incompatible con los principios conocidos de la física de partículas.
Ahora, tras los resultados obtenidos hace casi una década, un nuevo estudio publicado en Physical Review Letters, que utiliza 15 años de datos cósmicos del Observatorio Pierre Auger en Argentina, proporciona un contexto adicional. Según los expertos, este fenómeno podría indicar la existencia de nueva física o partículas completamente desconocidas.
"Las ondas de radio que detectamos se encontraban en ángulos realmente pronunciados, como a 30 grados por debajo de la superficie del hielo", explica Stephanie Wissel, profesora asociada de física, astronomía y astrofísica de la Universidad Estatal de Pensilvania e investigadora del equipo ANITA.
Este detalle aparentemente técnico esconde una imposibilidad: para llegar hasta ANITA con esa orientación, las señales tuvieron que atravesar entre 6.000 y 7.000 kilómetros de roca sólida. Cualquier onda de radio debería haber sido absorbida completamente durante ese viaje subterráneo, volviéndose indetectable. Sin embargo, ahí estaban, claras y potentes.
"Es un problema interesante porque todavía no tenemos una explicación de lo que son esas anomalías", admite Wissel en un comunicado de prensa.
ANITA y la búsqueda de neutrinos cósmicos
Para entender la magnitud del misterio, hay que conocer la misión original de ANITA. Este detector espacial busca neutrinos, esas partículas casi etéreas conocidas como "partículas fantasma" por su capacidad de atravesar la materia sin apenas interactuar con ella.
Los neutrinos son extraordinarios mensajeros del universo. Nacidos en eventos cósmicos violentos como supernovas o incluso el big bang, viajan por el universo a velocidades cercanas a la de la luz, atravesando planetas enteros como si fueran fantasmas. De hecho, según Wissel, "hay mil millones de neutrinos pasando por la uña de tu pulgar en cualquier momento".
ANITA flota sobre la Antártida precisamente porque este continente helado ofrece un laboratorio perfecto: alejado de interferencias y con vastas extensiones de hielo que actúan como detector natural.
Al principio, la sospecha natural recayó en los neutrinos tau, que, al chocar con el hielo, pueden generar emisiones de radio llamadas "lluvias de hielo" y producir una partícula secundaria –el leptón tau– que rápidamente se desintegra en una "lluvia de aire".
Este tipo de eventos se puede rastrear y analizar para identificar su origen, igual que se puede deducir la trayectoria de una pelota por el ángulo con que rebota. Pero en este caso, el ángulo era tan inusual que no se podía aplicar el mismo principio.
El misterio de las partículas fantasma sin detectar
Lo que hace verdaderamente desconcertantes a estas señales anómalas es que otros detectores de neutrinos no registraron nada. Ni el prestigioso Experimento IceCube ni el Observatorio Pierre Auger detectaron las lluvias de aire ascendentes que deberían acompañar a eventos de tal magnitud.
Como cabría esperar, los investigadores han descartado meticulosamente todas las explicaciones convencionales. Las señales muestran "una fuerte polarización horizontal, pero sin la inversión de polaridad esperada para los pulsos reflejados", características que no encajan con ningún fenómeno conocido.
Así, las explicaciones convencionales se agotan, y lo que queda es un misterio. ¿Eran neutrinos con propiedades desconocidas? ¿Interacciones nuevas? ¿O algo completamente distinto, como materia oscura, esa forma invisible de materia que compone el 85 % del universo pero que aún no hemos podido detectar directamente?
La posibilidad fue mencionada en su momento, aunque los análisis del nuevo estudio parecen enfriar esa hipótesis, al menos por ahora.
PUEO: la nueva generación de detectores espaciales
Wissel mantiene una postura científicamente cautelosa pero esperanzada: "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".
La respuesta podría llegar con PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), el sucesor de ANITA actualmente en desarrollo. Este nuevo detector será más grande y sensible, capaz de detectar señales más débiles y, esperan los científicos, resolver finalmente el misterio.
"Estoy entusiasmada de que cuando volemos PUEO, tendremos una mejor sensibilidad", explica Wissel. "En principio, deberíamos detectar más anomalías, y quizá lleguemos a entender de qué se trata".
Mientras tanto, las señales anómalas de la Antártida se suman a la lista de enigmas científicos sin resolver. Como reconoce Wissel, "ahora mismo, es uno de estos misterios de larga data" que mantiene despiertos a los físicos de todo el mundo.
Tal vez las señales revelen nueva física, tal vez sean el resultado de efectos de propagación de radio aún no comprendidos, o tal vez apunten hacia partículas completamente nuevas. Lo único cierto es que, en algún lugar bajo el hielo antártico, algo está enviando mensajes que aún no sabemos descifrar. Y por supuesto, la ciencia, como siempre, sigue escuchando.
Editado por Felipe Espinosa Wang con información de la Universidad Estatal de Pensilvania, Physical Review Letters y Space.com.
