ANITA encuentra particulas desconocidas
El ingenio ANITA acaba de descubrir partículas misteriosas que no encajan en el Modelo Estándar de la Física actual. ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), es el nombre de una antena detectora de microondas que sobrevuela a 35 km de altura el hielo antártico. Su cometido es detectar la radiación electromagnética que emiten los neutrinos y otras partículas de los rayos cósmicos al atravesar el hielo de la Antártida.
La misión de ANITA es observar partículas de ultra alta energía que interactúan con el hielo o con la atmósfera y que producen una lluvia de partículas en cascada. Estas partículas secundarias producen pulsos de radio coherentes, ya sea a través del efecto Askaryan o mediante la separación de cargas en el campo magnético de la Tierra. Ambos mecanismos son simultáneos, y en ellos se observa como millones de partículas emergen en forma de cascada y emiten señales de radio que interfieren constructivamente en ciertas direcciones. Este interferómetro puede determinar, entonces, la procedencia de la señal.
Cuando una partícula material cargada atraviesa otro medio material dieléctrico a mayor velocidad que la luz en él, sus partículas se polarizan de tal forma que emiten ondas electromagnéticas (radiación o luz Cherenkov). En los reactores nucleares esta luz se puede observar de forma continuada como un fulgor extraño, casi fantasmal, en el agua que lo recubre como blindaje.
Los neutrinos son partículas de carga nula y de masa muy pequeña, tanto que todavía no se conoce con exactitud. Su capacidad de interacción con los materiales es tan baja que pueden, incluso, atravesar la Tierra sin "tocarla". El flujo solar de neutrinos es una de las medidas más controvertidas de la física actual pues todavía presenta muchas incertidumbres. El laboratorio Kamiokande de Japón midió un flujo de 2.350.000 neutrinos atravesando una sección de 1 cm2 cada segundo. El Sudbury Neutrino Observatory (SNO) ubicado en Canadá (en una mina a dos kilómetros de profundidad), midió 5.250.000. Pero algunos de estos neutrinos no proceden del Sol. Esto se sabe porque arrastran tal cantidad de energía que no se pueden generar en las reacciones nucleares convencionales que allí acontecen. Se han detectado eventos procedentes del cosmos que superan los 1019 eV de energía, la suficiente para levantar una manzana a un metro de altura), y su origen último es desconocido.
Muchos de los grandes experimentos actuales buscan conocer la física del escurridizo neutrino y ANITA es uno de los más aventajados. Los científicos encargados del laboratorio han encontrado recientemente cascadas inversas (partículas que emergen desde el interior de la Tierra hacia el espacio), que tampoco tienen explicación.
Hay algo misterioso procedente del hielo Antártico que podría cambiar la física tal como la conocemos. Los físicos aún no tienen una explicación del fenómeno. Pero sí saben que se trata de una especie de rayos cósmicos, unas partículas de alta energía procedente del espacio exterior, que atraviesan la Tierra y vuelven a salir por el otro lado. También saben que estas partículas no deberían ser capaces de hacer esto, según el Modelo Estándar (la colección de partículas que componen la materia conocida, sus propiedades y las leyes que rigen sus interacciones). El Modelo Estándar predice un aumento de la probabilidad de choque al aumentar la energía y, se piensa, que estas partículas de más de 1019 julios poseen unas secciones transversales tan grandes que les impedirían atravesar nuestro planeta.
Los investigadores de ANITA contactaron varias veces con los de IceCube, otro gran observatorio de neutrinos en la Antártida. Ambos concluyeron en que habían detectado partículas similares. Combinando los conjuntos de datos IceCube y ANITA, los investigadores de Penn State calcularon que, sea cual sea la partícula que brota de la Tierra, tiene una probabilidad de 1 entre 3.500.000 de ser parte del Modelo Estándar. En términos técnicos y estadísticos, sus resultados tendrían intervalos de confianza de 5.8 y 7.0 sigma, dependiendo de que cálculo se mire. Existen varias posibilidades especulativas que habrá que determinar con nuevos experimentos. Podrían ser neutrinos exóticos o, quizás, partículas de materia oscura, o algún efecto de física todavía desconocido.
Derek Fox, autor principal del artículo sobre el hallazgo, dijo que se encontró por primera vez con la detección de ANITA en mayo de 2018. En una entrevista a Live Science dijo: "El resultado de ANITA es muy intrigante, por lo que comencé a verificarlo. Empecé a hablar con mi vecino de la oficina Steinn Sigurdsson sobre si tal vez podríamos agregar algunas explicaciones más plausibles que los documentos que se han publicado hasta la fecha".
"Fox, Sigurdsson y sus colegas comenzaron a buscar observaciones similares en datos recopilados por otros detectores. Cuando se encontraron con posibles eventos ascendentes en los datos de IceCube, dijo, se dio cuenta de que podría haberse encontrado con algo realmente revolucionario para la física".
Hasta ahora es el LHC el instrumento científico que más partículas ha detectado. Entre los miles de millones de choques que registra al día, fue capaz de confirmar el bosón de Higgs en 2012 discriminando solo media docena de casos. Esta era la partícula que faltaba para completar el Modelo Estándar y objetivo principal de construcción del LHC. Y luego dejó de detectar cualquier otra cosa importante o interesante. Los investigadores comenzaron a preguntarse si algún experimento de física existente podría detectar una partícula supersimétrica tipo "sleptón stau", exótica o fuera del modelo.
La NASA, propietaria de ANITA, debería ejecutar más vuelos de sondeo para ver si aparecen partículas ascendentes similares. Para estar seguros de que estos eventos no se deben a incógnitas desconocidas, (por ejemplo, a propiedades no mapeadas del hielo antártico), nos gustaría que otros instrumentos también pudiesen detectar este tipo de partículas.
Basado en el artículo de Rafi Letzter, LiveScience el 29 de septiembre de 2018
https://www.livescience.com/63692-standard-model-broken-supersymmetry-new-physics.html