Unas señales de radio que provienen de algún punto bajo el hielo desconciertan a los físicos de la NASA, después de que un experimento en globo registrara pulsos anómalos
En la astrofísica de partículas, los neutrinos pueden contarnos historias que la luz sola no puede. Los neutrinos son minúsculos, casi sin masa, y atraviesan la materia como si no existiera. Además, los rayos cósmicos o las emisiones de radio interfieren con su detección. Por eso hay proyectos que los buscan en lugares aislados de la radiación, como el túnel de Canfranc en el Pirineo, y proyectos como ANITA, una antena de radio que vuela en globo sobre la Antártida. En tierra hay laboratorios colosales bajo tierra, como IceCube en la Antártida o el Observatorio Pierre Auger.
Los neutrinos están por todas partes. Miles de millones de neutrinos atraviesan una de tus uñas cada segundo. No interactúan casi nunca con la materia, y esa característica los convierte en mensajeros perfectos. Viajan grandes distancias sin desviarse ni absorberse. Detectar uno y reconstruir su origen puede revelar fenómenos cósmicos remotos. Pero, como apenas interactúan, captarlos exige detectores gigantes y una paciencia infinita. Por eso se exploran estrategias complementarias, como las antenas en globo de ANITA o futuros instrumentos en superficie y bajo el hielo.
ANITA se instaló en la Antártida porque allí hay pocas posibilidades de interferencia con otras señales. Para captar las señales de emisión, se envía un detector de radio a bordo de un globo para que sobrevuele extensiones de hielo y capte lo que se conoce como «duchas de hielo». Crédito: Stephanie Wissel / Penn State
Hace unos años, ANITA sorprendió con unas ráfagas de señales de radio, pero que en lugar de llegar desde el cielo, parecían venir de debajo del hielo, algo que no encajaba. Aquello abrió la puerta a interpretaciones atrevidas y a muchos interrogantes.
Esta es la historia: entre 2016 y 2018, ANITA, un conjunto de antenas que la NASA eleva a unos 40 kilómetros de altura, registró estallidos de radio inusuales. Lo extraño no fue la potencia, sino el ángulo. Algunas señales llegaban como si hubieran surgido por debajo del horizonte, con una inclinación de treinta grados bajo la superficie helada. El pulso tendría que haber atravesado miles de kilómetros de roca antes de salir del hielo y alcanzar el detector. En condiciones normales, la roca debería haberlo absorbido. No lo hizo.
La misión ANITA nació para observar ondas de radio que generan los rayos cósmicos al chocar con la atmósfera. También puede ver neutrinos tau, uno de las tres «sabores» de neutrinos. Cuando uno de esos neutrinos golpea el hielo, produce un leptón tau que se desintegra inmediatamente y enciende una «ducha» de partículas en el aire. Esa ducha emite un pulso de radio que ANITA capta. Si la geometría es normal, el ángulo de llegada permite reconstruir de dónde vino. Pero con estas señales anómalas, la geometría no cuadraba.
Para entender lo que estaba viendo el globo ANITA, un equipo internacional analizó los datos de otro detector gigante de la astrofísica de partículas, el Observatorio Pierre Auger en Argentina. Analizaron quince años de registros de rayos cósmicos y buscaron huellas similares a las de la Antártida. No encontraron eventos equivalentes. «No indica que haya nueva física, pero añade información a la historia», explica Stephanie Wissel, física en Penn State y miembro de ANITA. La comparación con Auger, junto a la falta de señales parecidas en IceCube, reduce las posibilidades.
No son neutrinos
Wissel resume la paradoja de las señales en una frase clara. «Es un problema interesante porque aún no tenemos una explicación para esas anomalías, pero sabemos que probablemente no representan neutrinos». Si no son neutrinos, ¿qué son? El equipo ha barajado efectos de propagación de radio cerca del hielo y del horizonte. Hasta ahora, ninguno explica el ángulo extremo. También se han propuesto ideas más exóticas, desde nuevas interacciones hasta materia oscura. La nueva comparación con Auger no cierra todas las puertas, aunque permite descartar las más fantasiosas.
Mientras tanto, la comunidad científica prepara la siguiente generación de instrumentos. El proyecto PUEO, una evolución de ANITA, promete más sensibilidad y mejor discriminación de señales. Un solo evento bien medido puede valer oro. Si PUEO vuelve a ver un pulso con la geometría imposible, las teorías tendrán que revisarse. Si no aparece, la solución quizá se encuentre en efectos sutiles del hielo, la atmósfera o el propio instrumental. La ciencia avanza así, con anomalías que provocan nuevas mediciones y con hipótesis que se sostienen o se caen cuando llegan más datos.
ANITA eligió la Antártida por una razón práctica. Allí, el hielo forma una planicie limpia de interferencias humanas y actúa como un gigantesco detector natural. El globo recorre grandes distancias, escucha las «duchas» de emisiones de radio en el hielo y en el aire, y envía a tierra los pulsos de radio. Luego llegan las simulaciones, la criba de ruido y la comparación con otros experimentos. El misterio de las señales que salen del hielo sigue abierto. La pista ahora dice que no apuntan a partículas nuevas. A veces, que una anomalía sobreviva al primer asalto ya es una buena noticia. Indica que la pregunta vale la pena.
REFERENCIA
Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory
Imagen: Los inusuales pulsos de radio fueron detectados por el experimento Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA), una serie de instrumentos lanzados en globos a gran altura sobre la Antártida y diseñados para detectar ondas de radio procedentes de rayos cósmicos que impactan en la atmósfera. Crédito: Stephanie Wissel / Penn State
