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Se detectaron rayos desconocidos disparando desde las profundidades del Polo Sur de la Antártida: “Puede romper el modelo estándar de la física”

Se detectaron rayos desconocidos disparando desde las profundidades del Polo Sur de la Antártida: “Puede romper el modelo estándar de la física”

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Se detectaron rayos desconocidos disparando desde las profundidades del Polo Sur de la Antártida: “Puede romper el modelo estándar de la física”

Los eventos extraños en el Polo Sur se explican más fácilmente con la nueva física, dice Derek Fox, un astrofísico observacional de la Universidad Estatal de Pensilvania. Al igual que la escena de apertura de una novela de ciencia ficción ganadora de Hugo, los científicos han detectado una misteriosa partícula que dispara al espacio desde las profundidades del antiguo casquete polar de South Polar. Parece ser una partícula de alta energía que ha viajado por el espacio, durante miles de millones de años se estrelló en la Tierra y vuelve a salir desafiando lo que los físicos llaman el Modelo Estándar (SM) de la física de partículas. Pero los rayos cósmicos no deberían hacer eso, los científicos comenzaron a preguntarse si estos rayos misteriosos están hechos de partículas nunca antes vistas.

“Un rayo cósmico de ultra alta energía en el otro extremo de la Tierra podría haber generado un nuevo tipo de partícula, aproximadamente 500 veces más masiva que el protón, que perforó el planeta antes de descomponerse para producir la lluvia de aire ascendente. Un marco teórico llamado supersimetría ofrece candidatos que harían el truco, agregó Fox.

Desde marzo de 2016, los investigadores han estado desconcertando sobre dos eventos en la Antártida donde los rayos cósmicos estallaron desde la Tierra y fueron detectados por ANITA Antena de Transición Impulsiva Antártica (ANITA) de la NASA, una antena sobrevolando el continente sur, llevando a los físicos a propuso varias teorías para estos rayos cósmicos “ascendentes”, desde neutrinos estériles (neutrinos que raramente golpean la materia) hasta “distribuciones atípicas de materia oscura dentro de la Tierra”.

Dos veces en los últimos 13 años, informa Adrain Cho in Science, las partículas del espacio exterior pasan por la Tierra y ascienden a la atmósfera sobre la Antártida, desencadenando leves pulsos de ondas de radio que fueron captadas por un detector a 35 kilómetros por encima de la capa de hielo . Esos dos hechos hacen un agujero en el modelo estándar de las partículas y fuerzas fundamentales de los físicos, y apuntan a la existencia de nuevas partículas, argumenta un equipo de astrofísicos en un nuevo estudio.

“Entonces … eh, amigos? Creo @ steinly0 [Steinn Sigurdsson], algunos colegas y acabo de romper el Modelo Estándar “, tuiteó Fox. Pero Dave Besson, físico de la Universidad de Kansas en Lawrence y miembro del equipo que originalmente observó los eventos con el experimento del globo, dice que dentro de esa colaboración, “no creo que haya nadie que diga que rompimos el modelo estandar.”

ANITA, un experimento financiado por la NASA, ha flotado alrededor del Polo Sur cuatro veces desde 2006. Principalmente busca evidencia de partículas elusivas llamadas neutrinos que se estrellan contra el hielo y desencadenan un rociado de partículas que luego emite ondas de radio reveladoras. ANITA aún tiene que detectar tales señales. Sin embargo, el instrumento ha encontrado señales de radio producidas por otros tipos de partículas desde el espacio, conocidas genéricamente como rayos cósmicos, cuando se estrellan contra la Tierra.

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Cuando un rayo cósmico, como un protón, golpea la atmósfera, provoca una avalancha de partículas cargadas de alta energía llamada lluvia de aire. La trayectoria de la ducha se dobla en el campo magnético de la Tierra, lo que hace que produzca ondas de radio que se adelantan a la lluvia como un faro. Típicamente, ANITA ve las ondas de radio de las duchas de aire que se mueven hacia abajo después de rebotar en el hielo y reflejar hasta el globo. De vez en cuando, ve ondas de radio que provienen directamente de las duchas de aire que se desplazan hacia los lados en la atmósfera desde el horizonte.

Las dos señales difieren de una manera clave. Las ondas de radio están polarizadas de una manera determinada por la dirección del campo magnético de la Tierra. Pero esa polarización se da vuelta cuando las ondas de radio se reflejan en el hielo, mientras que una señal de una ducha lateral mantiene su polarización original.

Sin embargo, dos veces, continúa Cho in Science, durante su primer vuelo en 2006 y su tercer vuelo en 2014, ANITA detectó extrañas ondas de radio con polarizaciones no polarizadas que suben desde la superficie en lugar de desde el horizonte. Eso sugiere que las señales fueron producidas por duchas de aire que se desplazan hacia arriba disparadas por partículas que pasan a través de la Tierra. A primera vista, eso no es un problema para el modelo estándar. Los neutrinos apenas interactúan con la materia, por lo que un par de neutrinos cósmicos podrían haber recorrido el planeta antes de golpear un núcleo atómico en el hielo y provocar una lluvia de aire ascendente.

Sin embargo, cuando se examina en detalle, esa explicación se desmorona, argumentan Fox y sus colegas. Dadas las instrucciones de las duchas, las partículas que las produjeron deben haber viajado a través de más de 5700 kilómetros de la Tierra, estiman los investigadores. Sin embargo, los grandes tamaños de las duchas muestran que las partículas deben haber tenido energías superiores a 0.5 exa-electron-volts-70,000 veces más altas que la energía lograda con el acelerador de partículas más poderoso. Dicha energía extrema aumenta la probabilidad de que los neutrinos interactúen con otra materia, por lo que no hay posibilidad de que un neutrino de alta energía pueda atravesar tanta roca, argumentan los investigadores en el nuevo documento publicado en el servidor de preimpresión arXiv y enviado a Physical Revisión D.

Entonces, ¿ANITA detectó una partícula no contabilizada en el Modelo Estándar? El nuevo documento subido el 26 de septiembre al servidor de preimpresión arXiv mostró que ha habido más partículas ascendentes de alta energía que las detectadas durante los dos eventos ANITA. Tres veces, escribieron, IceCube (el otro observatorio de neutrinos más grande en la Antártida que se muestra en la parte superior de la página) detectó partículas similares, aunque todavía nadie había conectado esos eventos con el misterio de ANITA.

El equipo de ANITA notó los dos eventos extraños, describiéndolos en documentos anteriores, pero Besson advierte en contra de sacar conclusiones precipitadas. Todo el análisis supone que las polarizaciones sin comprimir de las dos señales demuestran que provienen de partículas que llegan a través de la Tierra. “Eso no es una clavada”, dice Besson. Los efectos superficiales y otros factores podrían concebirse a la luz de la polarización de una señal de una lluvia de partículas en descenso, dice. “Mi opinión personal es que estamos haciendo demasiados de estos eventos que dependen completamente de un argumento de polarización”.

Fox dice que su objetivo es lograr que la comunidad se tome en serio la posibilidad de que los resultados de ANITA apunten a la nueva física. Él enfatiza que no está reclamando el descubrimiento de una nueva partícula. Pero se atiene a la afirmación en el documento de que los datos excluyen una explicación modelo estándar de los eventos en el nivel de confianza estadística que los físicos de partículas requieren para reclamar un descubrimiento definitivo.

El destino de ANITA también puede depender del debate. La NASA todavía tiene que financiar un quinto vuelo, dice Besson, y si lo hace, el vuelo probablemente se centrará en eventos tan extraños.

Al combinar los conjuntos de datos IceCube y ANITA, los investigadores de Penn State calcularon que, cualquiera que sea la partícula que se dispara desde las profundidades del Polo Sur, tiene menos de 1 en 3.5 millones de posibilidades de ser parte del Modelo Estándar. (En términos técnicos, estadísticos, sus resultados tenían confidencias de 5.8 y 7.0 sigma, dependiendo de cuál de sus cálculos está viendo).

“Yo estaba como, ‘Bueno, este modelo no tiene mucho sentido'”, informó Derek Fox a Rafi Letzter en Live Science. Fox, el autor principal del nuevo documento, dijo que se enteró por primera vez de los eventos ANITA en mayo de 2018, en uno de los primeros documentos que intentaba explicarlos. “Pero el resultado de [ANITA] es muy intrigante, así que comencé a verificarlo. Empecé a hablar con mi vecino de la oficina, Steinn Sigurdsson [el segundo autor del periódico, que también está en Penn State], 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 eventos 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. [5 partículas misteriosas acechando bajo tierra]

“Eso es lo que realmente me puso en marcha, y mirar los eventos ANITA con la mayor seriedad”, dijo Fox, y agregó: “Esto es para lo que viven los físicos”. Rompiendo modelos, estableciendo nuevas restricciones [en la realidad], aprendiendo cosas sobre el universo que no sabíamos “.

Traducido desde https://mundooculto.es2018/09/strange-unknown-beams-detected-shooting-up-from-depths-of-the-antarctica-south-pole-ice-may-shatter-the-standard-model-of-physics/

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