Rayos cósmicos desconocidos están saliendo de la Antártida

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Algo muy extraño está sucediendo en la Antártida. Se ha detectado una partícula extraña que no puede ser explicada por nuestra comprensión actual de la física.

Quien ha hecho el descubrimiento ha sido el detector de la Antena Antártica de Impulso Transitivo (siglas en inglés ANITA) de la NASA. Este detector busca pulsos de radio emitidos por objetos como partículas de tau, una especie de electrón pesado, que emergen del hielo. Esto sucede cuando otro tipo de partículas, neutrinos, decaen a medida que atraviesan la Tierra desde el espacio. ANITA también busca lluvias de rayos cósmicos, una forma de radiación de alta energía que se origina en el espacio. Para detectar estas partículas, ANITA, combina el trabajo de una serie de antenas de radio unidas a un enorme globo que vuela a 37 kilómetros sobre la Antártida.

En el 2006 y el 2014, el detector vio dos eventos que no se parecían a ninguno de estos. Llegaron a las antenas de ANITA en ángulos pronunciados, saliendo de la Tierra a 27 y 35 grados por debajo de la horizontal.

Normalmente, solo un rayo cósmico reflejado en el hielo podría acercarse a estos ángulos, pero estos rayos generalmente tienen su polaridad u orientación invertida. Estas señales no se voltearon, por lo que no pudieron provenir del hielo.

Derek Fox en la Universidad Estatal de Pennsylvania y sus colegas querían investigar si estas señales podrían ser signos de una nueva partícula más allá del modelo estándar de física, nuestra mejor descripción actual de cómo interactúan las partículas y las fuerzas.

Ejecutaron simulaciones de mil millones de neutrinos modelo estándar que pasan por la Tierra. Descartaron la posibilidad de que ANITA detecte una partícula de tau de estos neutrinos en ángulos tan pronunciados con una confianza de 5.8 sigma. Los físicos normalmente tratan cualquier cosa por encima de 5 sigma como un descubrimiento importante.

Los dos eventos también tuvieron una energía extremadamente alta, con un registro de 0.6 y 0.56 exaelectronvolts (mil millones de billones de electronvoltios) respectivamente, y pasaron una distancia significativa a través de la Tierra: 5 700 y 7 200 kilómetros. Esta combinación requiere una partícula capaz de atravesar el planeta sin disminuir la velocidad.

Los científicos dicen que una partícula extremadamente energética podría explicar esto, pero esto es muy poco probable y que más deberíamos apuntar a explicarlo fuera del modelo estándar de la física. Sugieren que una tau o stau supersimétrica previamente propuesta está detrás de las señales misteriosas. La supersimetría es una extensión teórica del modelo estándar que sugiere que todas las partículas fundamentales tienen una contraparte mucho más pesada o “súper”.

Los modelos de supersimetría que describen el tipo de señales que el equipo de Fox ha visto ya existen, dice. Incluyen una partícula cargada que es masiva, se descompone en tau y tiene una vida lo suficientemente larga como para que pueda viajar a través de unos 6000 kilómetros de la Tierra. “Bingo”, dice.

“Nuestra interpretación oficial de nuestros eventos es que no estamos seguros de lo que son”, dice Stephanie Wissel de la Universidad Politécnica Estatal de California, quien es miembro de la colaboración de ANITA. “En mi opinión, la explicación más simple para estos eventos es que son chubascos de rayos cósmicos”.

Ella dice que si estas partículas de stau existen, otros experimentos deberían haberlas visto. El Observatorio de Neutrinos IceCube, también en la Antártida, ha estado detectando neutrinos desde el 2010, pero se encuentra en las profundidades del hielo, por lo que no ve partículas en el aire que ve ANITA.

Avi Loeb, de la Universidad de Harvard, dice que necesitamos más pruebas para confirmar que estas partículas potenciales no se deben a un error en la interpretación experimental, pero los resultados hasta ahora son convincentes.

“La evidencia multifacética presentada en este trabajo no permite un margen de maniobra para explicar los dos eventos ANITA con partículas modelo estándar conocidas”, dice.

Fuente: Live Science

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