Durante años, dos misteriosas señales de radio detectadas bajo el hielo de la Antártida desafiaron la física conocida y alimentaron teorías sobre nuevas partículas o fenómenos más allá del Modelo Estándar. Ahora, un análisis exhaustivo arroja un jarro de agua fría sobre las explicaciones más exóticas: no hay rastro de las supuestas partículas que atravesarían la Tierra como fantasmas.
En el corazón de la física de partículas y la astrofísica, un misterio ha capturado la imaginación de los científicos durante años: las enigmáticas señales de radio detectadas por el experimento ANITA en la Antártida. Estos pulsos, que parecían originarse en partículas que emergían de la Tierra a velocidades y energías extremas, desafiaban nuestra comprensión de la física. Ahora, un exhaustivo estudio realizado por el Observatorio Pierre Auger, el detector de rayos cósmicos más grande del mundo, ha arrojado una sombra de duda sobre una de las explicaciones más fascinantes para este fenómeno, sugiriendo que la solución podría no ser tan exótica como se pensaba.
El experimento ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna) utiliza una serie de antenas de radio colgadas de un globo estratosférico que vuela a gran altitud sobre la Antártida. Su misión es detectar los pulsos de radio generados por la interacción de neutrinos de ultra-alta energía con el hielo. Sin embargo, en dos de sus vuelos (ANITA-I y ANITA-III), el experimento detectó algo completamente inesperado: dos eventos que parecían ser cascadas de partículas viajando en dirección ascendente, saliendo del hielo hacia la atmósfera.
Ondas naturales
Conviene aclarar que estos pulsos de radio no son señales transmitidas de forma artificial ni mensajes enviados desde algún lugar, sino ondas electromagnéticas naturales generadas cuando partículas de altísima energía —como neutrinos o rayos cósmicos— interactúan con el hielo antártico. En estos choques, se produce una cascada de partículas secundarias que, a su vez, emiten breves impulsos en el rango de las radiofrecuencias. ANITA está diseñado precisamente para captar este tipo de emisiones naturales, que nos permiten estudiar fenómenos extremos del universo sin intervención humana.
El problema fundamental es que la Tierra es opaca a la mayoría de las partículas a estas energías. Según el Modelo Estándar de la física, ninguna partícula conocida debería ser capaz de atravesar miles de kilómetros del planeta para luego generar una cascada de partículas observable en la atmósfera. Esta anomalía llevó a una oleada de especulaciones teóricas, incluyendo la posible existencia de nuevas partículas, hipotéticos universos paralelos o interacciones más allá de la física que conocemos.
Verificación independiente
Para verificar de forma independiente estas sorprendentes observaciones, la colaboración del Observatorio Pierre Auger en Argentina decidió llevar a cabo su propia búsqueda de estas «cascadas de aire ascendentes». A diferencia de ANITA, que detecta ondas de radio, el Observatorio Auger utiliza un Detector de Fluorescencia (FD) que capta la tenue luz ultravioleta emitida por las moléculas de nitrógeno en la atmósfera cuando son excitadas por una cascada de partículas.
El principal desafío de esta búsqueda era distinguir una señal genuina de una cascada ascendente del inmenso ruido de fondo generado por los rayos cósmicos convencionales, que viajan en dirección descendente. Un rayo cósmico normal que es mal reconstruido por los detectores podría ser confundido con una señal ascendente. Para evitar esto, los científicos desarrollaron un sofisticado procedimiento de selección y análisis.
Utilizando simulaciones muy detalladas tanto de las señales que buscaban (cascadas ascendentes) como del ruido de fondo (cascadas descendentes), definieron una serie de cortes y criterios de calidad. Crearon una «variable discriminatoria» que cuantifica la probabilidad de que un evento sea ascendente en lugar de descendente, basándose en la calidad del ajuste de los datos a ambos modelos. Este meticuloso proceso les permitió filtrar millones de eventos para aislar solo a los candidatos más prometedores.
Referencia
Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory. A. Abdul Halim et al. Phys. Rev. Lett. 134, 121003 – Published 27 March, 2025. DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.134.121003
Un silencio revelador
Tras analizar los datos recopilados durante un período de 15 años, desde el 1 de enero de 2004 hasta el 31 de diciembre de 2018, la búsqueda del Observatorio Auger encontró un único evento candidato que superó todos los filtros de selección.
Sin embargo, este hallazgo no es una confirmación. Según sus propias simulaciones, el equipo esperaba encontrar aproximadamente 0.27 eventos de ruido de fondo que se hicieran pasar por una señal real. Encontrar un solo evento es, por tanto, estadísticamente compatible con no haber encontrado nada más que ruido. El resultado es, en la práctica, un no-descubrimiento.
La verdadera fuerza del estudio reside en la comparación entre lo que ANITA observó y lo que Auger no observó. Si las señales de ANITA fueron realmente causadas por un flujo de partículas que generan cascadas ascendentes, entonces el Observatorio Auger, con su enorme área de detección y su alta sensibilidad, debería haber visto un número significativo de eventos similares.
Los investigadores calcularon cuántos eventos debería haber detectado Auger si el flujo de partículas que causó las señales de ANITA fuera real. Los resultados son contundentes: asumiendo un espectro de energía razonable (proporcional a E⁻³), el Observatorio Auger debería haber detectado más de 34 eventos. Incluso utilizando un espectro de energía extremadamente conservador (E⁻⁵), la predicción sigue siendo de más de 8 eventos.
Hipótesis insostenible
Estos números están en flagrante contradicción con el único evento (compatible con el ruido) que se observó. El estudio concluye que existe un «fuerte desacuerdo» con la interpretación de que los eventos anómalos de ANITA fueron producidos por cascadas de aire ascendentes. A menos que estas partículas tengan propiedades muy extrañas e imprevistas, como producir cascadas solo a gran altitud donde la sensibilidad de Auger disminuye, la hipótesis parece insostenible.
Eso significa que, aunque el misterio de las señales de ANITA no ha sido resuelto, esta investigación del Observatorio Pierre Auger ha cerrado de manera significativa una de las vías de explicación más emocionantes.
La posibilidad de que estas señales fueran la primera evidencia de física más allá del Modelo Estándar se ve ahora muy debilitada. La comunidad científica deberá seguir buscando otras explicaciones, quizás menos exóticas, pero igualmente ingeniosas, para resolver este enigma antártico.