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Los misteriosos rayos cósmicos de la Antártida pueden destruir la física tal como la conocemos

Los misteriosos rayos cósmicos de la Antártida pueden destruir la física tal como la conocemos

ANITA se prepara para salir de la Antártida, cerca de la estación McMurdo, en diciembre de 2016. NASA

Algo extraño está sucediendo en el paisaje helado de la Antártida.

Cuando los científicos lanzaron una misión científica en globo llamada Antena Transitoria Impulsiva Antártica (ANITA) al continente en 2006, un rayo cósmico hizo eco en uno de sus instrumentos. No es tan extraño. Los rayos cósmicos siempre vuelan desde el espacio profundo y ANITA puede detectarlos y medir sus energías. Pero en esta ocasión, el rayo cósmico no vino de arriba, vino de debajo. Esta partícula de alta energía emergió del hielo y se movió hacia arriba a través de la atmósfera. Esto no es algo que deberían hacer los rayos cósmicos.

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En otro vuelo de ANITA en 2014, sucedió aún.

Los rayos cósmicos provienen de algunos de los lugares más energéticos del universo, desde las supernovas hasta las bocas giratorias de los agujeros negros. Ver un rayo cósmico emerger de la tierra sugiere que esta partícula también viajó desde el espacio profundo. Pasado por el planeta antes de emerger del otro lado. Sin embargo, según la física, esto es imposible.

El problema con los rayos cósmicos, que son protones de alta energía y núcleos atómicos, es que tienen grandes secciones transversales. En otras palabras, no tienen problemas para interactuar con la historia. Si un rayo cósmico golpea la Tierra, será interrumpido por la atmósfera, como una bala que golpea un bloque de hormigón. Por el contrario, los neutrinos tienen secciones transversales muy pequeñas, lo que significa que estas partículas espectrales viajan a través de la materia como si ni siquiera estuviera allí. Los neutrinos interactúan con la materia de manera tan débil que miles de millones de ellos atraviesan nuestros cuerpos sin obstáculos cada segundo. Pero las partículas detectadas por ANITA no eran neutrinos, eran (lo que parecen ser) rayos cósmicos y atravesaban nuestro planeta como si ni siquiera estuviera allí. Francamente, estos rayos cósmicos no son normales.

Ahora, los investigadores revisaron estos eventos ANITA en un estudio presentado en septiembre de 2018 y encontraron tres detecciones de rayos cósmicos ascendentes similares en otro experimento antártico llamado IceCube, un detector de partículas enterrado en el hielo. Llegaron a una conclusión sorprendente: estos no son los rayos cósmicos normales del modelo estándar; podrían ser evidencia de un físico exótico.

La física exótica se refiere a la física que no entendemos hoy y los científicos la llaman “física más allá del modelo estándar”. El modelo estándar es una especie de libro de cocina que le dice al universo cómo deben comportarse las partículas subatómicas (desde electrones hasta fotones y quarks). Cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) descubrió el bosón de Higgs en 2012, la partícula que da masa a la materia, el modelo estándar estaba completo; Se ha completado el marco teórico que describe todas las interacciones hasta escalas subatómicas.

Sin embargo, hubo un problema. De hecho, hubo varios. El modelo estándar no explica qué son la materia oscura y la energía oscura. Tampoco puede explicar por qué la mayor parte del universo está hecho de materia en lugar de antimateria. También está la cuestión de la masa del neutrino: el modelo estándar tampoco lo hace. Hay muchos misterios que no pueden ser explicados por el libro de cocina del Modelo Estándar, por lo que los físicos están trabajando duro para tratar de encontrar evidencia de un libro de cocina que gobierne el universo en la sombra.

Curiosamente, los experimentos más complejos en la Tierra aún tienen que encontrar evidencia concluyente de este reino oscuro, a pesar de que hay pistas. Y, según los investigadores que estudian las anomalías de ANITA e IceCube, estas detecciones de rayos cósmicos pueden haber abierto una ventana a la física más allá del Modelo Estándar, proporcionando evidencia de partículas que se asemejan a los rayos cósmicos y, sin embargo, no actúes como Rayos cósmicos.

“[U]extrapolaciones más conservadoras de [standard model] interacciones, no hay partícula que pueda propagarse a través de la Tierra […] en estas energías y ángulos de salida. Aquí, exploramos si se necesitan partículas “más allá del modelo estándar” para explicar los eventos de ANITA, si se interpretan correctamente, y concluimos que lo son “, escriben los investigadores en su estudio.

“Supersimetría” (o SUSY) es un libro de cocina hipotético de física exótica que puede ayudar a explicar lo que está sucediendo. Esta hipótesis sugiere que todas las partículas que conocemos y amamos tienen partículas SUSY (también conocidas como “espartículas”). Estas espartículas proporcionarían un equilibrio al modelo estándar y podrían explicar algunos de los misterios que confunden a físicos y cosmólogos. ¿Podrían estos rayos cósmicos fantasmas ser realmente un tipo de partícula completamente diferente que emerge de la supersimetría?

Es demasiado pronto para decirlo y se necesitan más datos, pero es tentador pensar que podemos haber vislumbrado accidentalmente la física más allá del Modelo Estándar en el lugar más distante de la Tierra.

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