Por su propia naturaleza, a veces la ciencia tropieza con algo que no encaja. No se trata de un error de cálculo o de una teoría mal formulada, sino de datos que simplemente no deberían estar ahí. Esto fue lo que ocurrió con ANITA, un detector de partículas suspendido en un globo sobre el hielo antártico, cuando captó señales de radio que parecían venir no del cielo, sino del interior de la Tierra. Y no eran señales cualquiera: eran ondas que, en teoría, no deberían haber llegado nunca a ser detectadas.
Este hallazgo llevó a un equipo internacional a mirar más de cerca lo que estaba sucediendo bajo el hielo. La sorpresa fue aún mayor cuando intentaron verificar esas señales desde tierra, usando el observatorio Pierre Auger en Argentina. El resultado de esa búsqueda se acaba de publicar en Physical Review Letters, y aunque no resolvió el misterio, lo ha hecho aún más interesante.
Qué es ANITA y por qué busca ondas en el hielo
El experimento ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna, Antena Antártica de Impulso Transitivo) consiste en una serie de antenas instaladas en un globo que vuela entre 30 y 40 kilómetros de altura sobre la Antártida. Su objetivo es captar las ondas de radio que se generan cuando partículas extremadamente energéticas, como los rayos cósmicos, chocan con el hielo o con la atmósfera.
Lo interesante es que ANITA fue diseñado para captar señales reflejadas o provenientes del espacio, pero lo que encontró en dos ocasiones fue distinto: ondas que llegaban desde abajo del horizonte, como si algo dentro de la Tierra las hubiera emitido. Estas señales no mostraban la inversión de polaridad que debería aparecer si se tratara de un reflejo, lo que llevó al equipo a calificarlas como “anómalas”.
La física de partículas predice que una señal así podría originarse si un neutrino extremadamente energético atravesara la Tierra y, justo al salir por el hielo antártico, generara una cascada de partículas en dirección ascendente. Pero esta hipótesis tiene un problema serio: la probabilidad de que un neutrino cruce 7000 kilómetros de roca sin interactuar es prácticamente nula.
Qué buscaba el nuevo estudio y qué encontró
Para comprobar si lo que vio ANITA podía deberse a este tipo de cascadas ascendentes, un equipo del Observatorio Pierre Auger, el mayor detector de rayos cósmicos del mundo, realizó un análisis detallado. Usaron su telescopio de fluorescencia, que detecta la luz generada por partículas muy energéticas al atravesar la atmósfera.
Se analizaron más de 7 millones de eventos registrados entre 2004 y 2018, centrando la atención en aquellos que pudieran tener un ángulo superior a 110°, es decir, eventos que vinieran desde abajo del horizonte. El resultado fue claro: solo se detectó un evento compatible, y está dentro del margen de error del ruido de fondo.
Por qué es tan difícil explicar estas señales
Si las señales no son el resultado de neutrinos que atraviesan la Tierra, ¿entonces qué son? Esa es la gran pregunta que se hacen los investigadores. Las ondas tienen una polarización horizontal muy fuerte, pero sin el giro que deberían tener si fueran reflejos. Se han propuesto otras hipótesis, como fenómenos de propagación desconocidos o efectos geomagnéticos poco comprendidos. Incluso se ha llegado a especular con la posibilidad de nuevas partículas aún no descritas por el modelo estándar.
El paper lo deja claro: “No se puede anticipar ningún mecanismo simple que produzca distribuciones de ese tipo”. Es decir, para explicar estos datos habría que aceptar que los eventos anómalos son el resultado de un fenómeno que se sale completamente de lo que conocemos.
En otras palabras, o bien se trata de un error instrumental que aún no se ha identificado, o podríamos estar ante una señal real de física nueva, que requeriría revisar nuestros modelos sobre cómo se comportan las partículas más energéticas del universo.
Qué implica esto para el modelo estándar
El modelo estándar de física de partículas es una teoría extremadamente precisa que describe cómo interactúan las partículas fundamentales. Pero sabemos que es incompleto: no incluye la gravedad, ni explica la materia oscura ni la energía oscura. Cualquier anomalía como esta es una oportunidad para ampliar ese marco.
Lo que ANITA ha observado —y Auger no ha podido confirmar— no se puede acomodar fácilmente en los márgenes del modelo estándar. Los eventos no se repiten con suficiente frecuencia ni tienen una explicación geométrica sencilla, lo que hace difícil que se trate de partículas conocidas. En este contexto, algunos teóricos han especulado con la existencia de nuevas interacciones, neutrinos “esteriles” o incluso partículas exóticas hipotéticas.
El artículo publicado en Physical Review Letters menciona que “las explicaciones basadas en decaimientos de partículas nuevas requieren distribuciones de energía y altitud que no encajan con los datos”. De momento, ninguna de las teorías alternativas ha logrado encajar todas las piezas sin contradicciones.
El futuro del misterio: nuevos instrumentos, nuevas esperanzas
La comunidad científica no se da por vencida. Un nuevo detector, llamado PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), ya está en desarrollo y será lanzado en futuras misiones sobre la Antártida. Será más sensible que ANITA, lo que aumentará la posibilidad de captar más eventos similares, si es que realmente existen.
Stephanie Wissel, miembro del equipo de Penn State, lo resume con claridad: “Es uno de esos misterios de larga duración, y estoy emocionada porque cuando lancemos PUEO, tendremos mejor sensibilidad. En principio, deberíamos detectar más anomalías, y tal vez entenderlas”.
El avance en la tecnología permitirá explorar mejor el origen de estas señales y comprobar si se trata de fenómenos raros pero reales, o de una ilusión instrumental. En ambos casos, la ciencia gana: o descubrimos algo nuevo, o afinamos aún más nuestra capacidad para observar el universo.
Lo que tienes que recordar del detector ANITA
- ANITA es un experimento suspendido en un globo estratosférico que sobrevuela la Antártida a unos 35 kilómetros de altitud, equipado con antenas para detectar ondas de radio generadas por partículas cósmicas.
- Fue diseñado para detectar ondas de radio provenientes de rayos cósmicos y neutrinos que impactan el hielo o la atmósfera terrestre.
- Detectó señales anómalas que parecían venir desde dentro de la Tierra, un fenómeno difícil de explicar con la física de partículas conocida.
- Estas señales no mostraban la inversión de polaridad que se esperaría si fueran reflejos, lo que indica que probablemente no fueron neutrinos reflejados ni rayos cósmicos descendentes.
- Las trayectorias implicarían que los neutrinos habrían atravesado miles de kilómetros de roca sólida, lo que es extremadamente improbable según el modelo estándar.
- ANITA ha registrado dos eventos principales de este tipo, en sus vuelos I y III, que han sido objeto de numerosos estudios y simulaciones posteriores.
- La interpretación como neutrinos tau ascendentes ha sido cuestionada por la falta de confirmación en observatorios terrestres como IceCube o Pierre Auger.
- El experimento ha abierto la puerta a hipótesis sobre física más allá del modelo estándar, incluyendo la posible existencia de partículas exóticas.
- Se prepara una nueva misión llamada PUEO, que usará tecnología mejorada para intentar confirmar y caracterizar estas señales extrañas.
- ANITA representa un ejemplo claro de cómo un diseño experimental innovador puede producir datos inesperados que desafían nuestras teorías actuales.
Referencias
- A. Abdul Halim et al., Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory, Physical Review Letters, vol. 134, 121003 (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.121003.
Cortesía de Muy Interesante
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