Desde un globo en lo alto de la Antártida, un detector de partículas ha descubierto algo que la física estándar no puede explicar.

Dos señales inusuales vistas por el detector, conocidas como Antena de Transición Impulsiva Antártica, o ANITA, no se puede atribuir a ninguna partícula conocida , un equipo de físicos de Penn State informa en línea el 25 de septiembre en arXiv.org. El resultado insinúa la posibilidad de nuevas partículas más allá de las catalogadas en el modelo estándar, la teoría que describe las diversas partículas elementales que componen la materia.

Como el viejo en la película de Pixar Arriba , ANITA flota en un globo de helio, a una altitud de 37 kilómetros durante aproximadamente un mes a la vez. Busca las señales de partículas de alta energía del espacio, incluidas las partículas ligeras y fantasmales llamadas neutrinos. Esos neutrinos pueden interactuar dentro del hielo de la Antártida, produciendo ondas de radio que son recogidas por las antenas de ANITA.

Las dos señales desconcertantes parecen ser de neutrinos extremadamente energéticos que disparan hacia el cielo desde el interior de la Tierra. Un neutrino que viene desde abajo no es intrínsecamente sorprendente: los neutrinos de baja energía interactúan con la materia tan débilmente que pueden atravesar todo el planeta. Pero los neutrinos de alta energía no pueden atravesar tanto material como pueden hacerlo los neutrinos de baja energía. Entonces, aunque los neutrinos de alta energía pueden rozar los bordes del planeta, no sobrevivirán un paso directo.

El ángulo empinado de los caminos de las partículas sugiere que los neutrinos viajaron a través de varios miles de kilómetros de la Tierra, demasiado para que un neutrino de alta energía saliera por el otro lado. Eso es según las simulaciones de computadora en el nuevo estudio, por investigadores que no son miembros de la colaboración ANITA. Los investigadores de ANITA han estado buscando una forma de explicar las señales con neutrinos, dice Derek Fox, coautor del estudio. Pero de acuerdo con las simulaciones de Fox y sus colegas, “esos intentos deben fracasar”.

Una partícula de alta energía podría hacer un viaje tan largo a través de la Tierra solo si fuera más reticente interactuar con la materia que los neutrinos. Una partícula hipotética pesada llamada stau, propuesta en una teoría llamada supersimetría ( SN: 10/1/16, p. 12 ), podría encajar en la factura, dicen Fox y sus colegas. Después de ser creado en el otro lado del planeta por un neutrino de alta energía que se estrelló contra la Tierra, un stau podría atravesar indemne antes de descomponerse en partículas más ligeras que eventualmente resultarían en las señales detectadas por ANITA.

Pero aún no cancele su membresía en el club de admiradores modelo estándar. “Todavía es posible que haya una razón muy mundana de que estamos viendo estos eventos en ANITA”, dice la física de ANITA Stephanie Wissel de Cal Poly en San Luis Obispo, California. Otras partículas espaciales llamadas rayos cósmicos, que llueven desde arriba, producen firmas similares en ANITA. Un malentendido básico de la física detrás de las firmas de los rayos cósmicos podría explicar las observaciones, dice Wissel.

Respaldando su afirmación, Fox y sus colegas también identifican tres eventos en otro detector de neutrinos antárticos, llamado IceCube, que dicen tienen algunas propiedades similarmente desconcertantes. Pero el líder de ese experimento, el físico Francis Halzen de la Universidad de Wisconsin-Madison, no está convencido. “Vale la pena prestar atención a estos eventos”, dice, pero no ve ninguna evidencia de que requieran una nueva explicación.

Lo que se necesita es más información, dicen los físicos. El equipo de ANITA planea enviar el detector para otro viaje en globo antártico, dice la física de ANITA Amy Connolly de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus. “Mi punto de vista es que debemos seguir tratando de encontrar una explicación mundana para estos eventos”.

El modelo estándar ha sido confirmado una y otra vez, por lo que los físicos son reacios a abandonarlo sin evidencia abrumadora. “El caso de que ANITA esté viendo algo raro es fuerte”, dice el astrofísico John Beacom, también del estado de Ohio. Pero “siempre aposté por el modelo estándar”.

Aún así, estos eventos tienen energías tan extremas que están llegando a reinos no accesibles en colisionadores de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones cerca de Ginebra, dice Beacom. “Hay muchas cosas que simplemente no sabemos sobre cómo funciona la física a estas altas energías”.