Antartide: impulsi radio anomali rilevati da ANITA sotto il ghiaccio. Segnali incompatibili con i neutrini noti o modelli standard
Nel corso di un esperimento effettuato sopra i ghiacci dell’Antartide, un gruppo di ricerca internazionale ha rilevato impulsi radio di origine sconosciuta, provenienti dal sottosuolo ghiacciato non compatibili con le attuali previsioni teoriche della fisica delle particelle: i dati in questione sono stati raccolti da ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), un sistema di rilevamento installato su un pallone stratosferico della NASA, in volo a circa 40 chilometri di altitudine, pensato per studiare le emissioni radio generate da particelle cosmiche ad altissima energia.
L’obiettivo dell’esperimento era quello di identificare segnali di neutrini ultra-energetici, particelle estremamente elusive che attraversano l’universo quasi senza interagire con la materia, ma che – se rilevate – possono offrire informazioni preziose su eventi cosmici di grande portata, ma – sorprendentemente – i segnali radio osservati da ANITA non sono compatibili con quelli generati da neutrini conosciuti, né con le modalità previste di propagazione attraverso la Terra o di riflessione sul ghiaccio.
I ricercatori hanno infatti rilevato onde radio che sembravano provenire da angoli molto ripidi, orientati verso l’alto e al di sotto dell’orizzonte, in configurazioni geometriche che la fisica attuale fatica a spiegare perché questi segnali – per arrivare da lì – avrebbero dovuto attraversare migliaia di chilometri di roccia solida e ghiaccio, un ambiente dove l’energia radio dovrebbe venire del tutto assorbita; l’Antartide è stata scelta per questi esperimenti proprio per la sua posizione isolata e la quasi totale assenza di interferenze elettromagnetiche, un contesto ideale per l’individuazione di eventi rari o deboli come questi, che non sarebbero rilevabili altrove con la stessa precisione.
Gli eventi riscontrati sono stati descritti come impulsi brevi, netti, con polarizzazione orizzontale marcata, caratteristiche che in genere permettono di distinguere tra segnali naturali e artefatti strumentali: in questo caso, però, la direzione e l’intensità degli impulsi appaiono molto differenti dalla norma; ANITA è stato lanciato più volte negli anni, e le anomalie più note risalgono ai voli I e III, e fenomeni simili sono stati osservati anche in altri momenti e, anche se se rari, mostrano un comportamento coerente.
Antartide: impulsi radio anomali rilevati sotto il ghiaccio, compatibili con docce di particelle ascensionali a energia estrema
Secondo lo studio condotto sui ghiacci dell’Antartide e pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, gli impulsi radio anomali rilevati da ANITA mostrano caratteristiche che non rientrano nello scenario atteso dalle simulazioni standard: in particolare, i segnali non presentano la tipica inversione di polarità che ci si aspetta nei casi di riflessione alla superficie del ghiaccio e risultano orientati da sotto il livello dell’orizzonte, come se provenissero dall’interno stesso della calotta glaciale.
Uno dei contesti analizzati dai ricercatori ipotizza che questi segnali siano compatibili con docce di particelle ascendenti, generate da neutrini tau ad altissima energia che, attraversando il pianeta, decadono in tau leptoni all’interno del ghiaccio e successivamente producono un segnale elettromagnetico rilevabile, ma per spiegare l’origine di questi impulsi con questo meccanismo sarebbe necessario che i neutrini viaggiassero per oltre 6000 o 7000 chilometri attraverso la Terra senza subire interazioni, un’ipotesi che al momento viene considerata estremamente improbabile.
Gli impulsi osservati – rilevati durante i voli ANITA I e ANITA III – presentano angoli zenitali di 116° e 124°, ben al di fuori dei limiti previsti per eventi simili conosciuti e i confronti con altri rilevatori come IceCube (situato anch’esso in Antartide ma sotto il ghiaccio) e l’Osservatorio Pierre Auger in Argentina, non hanno fornito prove di eventi simili o compatibili, il che rafforza l’ipotesi che i segnali rilevati da ANITA non siano riconducibili a neutrini standard.
Alcune ipotesi esplorate includono inoltre possibili effetti sconosciuti nella propagazione delle onde radio, oppure addirittura particelle sconosciute non previste dal modello standard della fisica, comprese teorie legate alla materia oscura o a nuove interazioni fondamentali ancora da scoprire; il team di ANITA, guidato da Stephanie Wissel della Penn State, sta lavorando a un nuovo strumento chiamato PUEO, che dovrebbe offrire una sensibilità maggiore e contribuire a chiarire la natura di questi segnali nei prossimi anni, con l’obiettivo di capire se si tratta di un’anomalia strumentale, di una nuova classe di fenomeni fisici o dell’inizio di un nuovo capitolo nella fisica delle particelle.
