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22 de Enero de 2020
Física

La anomalía antártica: otro indicio de que su origen astrofísico es poco probable dentro del modelo estándar de la física de partículas

Desde hace unos años, unas desconcertantes señales procedentes del hielo antártico inquietan a los científicos. ¿Se deben a una partícula elemental desconocida? ¿O la causa es el campo magnético terrestre?

El observatorio IceCube. Unos 300 investigadores se encargan de este detector de neutrinos instalado en el polo sur [Colaboración IceCube].

En septiembre de 2016 se produjo una curiosa medición en la Antártida: un globo llamado ANITA captó desde la altura en que se encontraba unas ondas de radio muy poco corrientes; en la opinión de algunos físicos su causa debía de estar en una partícula elemental desconocida. Sin embargo, también cabía pensar en orígenes que no tenían nada que ver con nuevas leyes de la naturaleza.

Un nuevo análisis del equipo de IceCube, observatorio que también actúa en el polo sur, hace que resulte un poco menos verosímil que la anomalía descubierta por ANITA se pueda explicar con la física conocida. IceCube, allá en los hielos permanentes, detecta neutrinos, las fantasmagóricas partículas que pueden atravesar la materia sin que, en muchos casos, nada las estorbe. Los expertos han pensado en la posibilidad de que tras las señales extrañas de ANITA estuviesen neutrinos de muy alta energía.

ANITA, sin embargo, detecta los neutrinos solo indirectamente: lo que realmente capta son las ondas de radio que se generan cuando cascadas de partículas cargadas atraviesan la atmósfera terrestre; los electrones y positrones que las forman se crean cuando unas partículas muy energéticas procedentes del espacio (núcleos atómicos, por ejemplo, o fotones) chocan con las moléculas del aire. 

Entre las partículas elementales conocidas, solo los neutrinos podrían originar las inusitadas cascadas descubiertas por ANITA. Según las mediciones, las partículas que supuestamente las originaron no llegaron desde el cielo sobre la Antártida, sino siguiendo trayectorias que apuntaban desde la superficie de la Tierra hacia arriba. Tendrían, pues, que haber atravesado parte del planeta antes de que generasen en la atmósfera una cascada de partículas ascendente sobre el polo sur. Algo así, en efecto, podría ocurrir con neutrinos, de altísima energía habida cuenta de la de la cascada (pero hay objeciones a ello), o con unas nuevas, hipotéticas partículas elementales.

Si se tratase de neutrinos, tendrían que proceder de una fuente cósmica muy lejana, de un núcleo activo de galaxia, por ejemplo. Pero en los datos de IceCube, que puede encontrar neutrinos más directamente que ANITA, no aparecen los neutrinos de energía menor que deberían haber acompañado, si el origen fuese astrofísico, a los de altísima energía supuestamente causantes de los sucesos anómalos detectados por ANITA, escriben los investigadores de IceCube en un artículo técnico. Por lo tanto, es improbable que sean los neutrinos los desencadenantes de las señales anómalas. Hay que plantear otras explicaciones.

No solo podrían resolver el problema nuevas partículas, como, por ejemplo, alguna predicha por la teoría de la supersimetría. Cabe pensar también en explicaciones mucho más banales, como que súbitas oscilaciones del campo magnético terrestre participasen en la generación de las ondas de radio; o como que las generasen cascadas de partículas procedentes, según es normal, del cielo, pero que se reflejaron de manera inhabitual en formaciones subsuperficiales del hielo de la Antártida. Se espera que pronto se revelen nuevos datos de ANITA, en este mismo año de 2020.

Robert Gast

Referencia: «A search for IceCube events in the direction of ANITA neutrino candidates», de IceCube Collaboration en arXiv:2001.01737 [astro-ph.HE].

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