Circa due decenni fa, un esperimento fluttuante ad alta quota sopra l’Antartide intercettò un segnale enigmatico, che da allora continua a lasciare perplessi gli scienziati.
Il mistero del segnale dall’Antartide: un enigma che sfida la scienza
Nel 2006, l’Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA), uno strumento progettato per catturare i segnali radio dei raggi cosmici provenienti dall’alto, registrò un breve impulso di onde radio che sembrava provenire dal basso. Questo evento appariva come una pioggia di raggi cosmici capovolta, non rimbalzante dalla superficie, ma emergente da sotto la calotta glaciale. La stessa suite di strumenti trasportata dal pallone registrò un evento simile nel 2014, e da allora gli scienziati si sono interrogati a lungo sull’origine di questi segnali.
Nessuna spiegazione finora proposta è del tutto plausibile, suggerendo che il responsabile potrebbe essere una particella sconosciuta alla scienza. Come spiega l’astrofisica Stephanie Wissel della Pennsylvania State University, “Le onde radio che abbiamo rilevato avevano angoli molto ripidi, circa 30 gradi sotto la superficie del ghiaccio”. Wissel aggiunge: “È un problema interessante perché non abbiamo ancora una spiegazione precisa di cosa siano queste anomalie, ma quello che sappiamo è che molto probabilmente non rappresentano neutrini.”
Il segnale in sé, un impulso molto breve di onde radio, è notevolmente simile a quello che ci si aspetterebbe da un elusivo neutrino tau. Tuttavia, esistono diverse ragioni per cui l’interpretazione del segnale come proveniente da neutrini è difficile da conciliare. Gli scienziati avevano ipotizzato che un neutrino simile potesse provenire da una supernova, attraversando poi la Terra per emergere dall’altra parte. Tuttavia, solo la rilevazione del 2014 coincideva con una supernova potenzialmente responsabile, mentre nessun evento del genere fu riscontrato durante la rilevazione del 2006.
Inoltre, l’angolo di rilevamento così ripido implica che il neutrino avrebbe dovuto attraversare la roccia prima di emergere dal ghiaccio. Sebbene i neutrini attraversino la materia continuamente — motivo per cui sono chiamati “particelle fantasma” — non è questo il problema principale. “Un miliardo di neutrini attraversa l’unghia del pollice in qualsiasi momento, ma i neutrini non interagiscono realmente”, afferma Wissel.
“Quindi, questo è il problema dell’arma a doppio taglio. Se li rileviamo, significa che hanno percorso tutto questo percorso senza interagire con nient’altro. Potremmo rilevare un neutrino proveniente dai confini dell’Universo osservabile.” La sfida risiede proprio nella loro natura elusiva: se interagissero in modo tale da essere rilevati con un angolo così pronunciato, la loro origine e le loro proprietà andrebbero ben oltre le attuali teorie.
L’indagine dell’osservatorio Pierre Auger
Per tentare di risolvere il mistero degli impulsi radio che si propagano verso l’alto rilevati dall’esperimento ANITA, un vasto team internazionale di ricercatori ha intrapreso uno studio approfondito dei dati raccolti dall’Osservatorio Pierre Auger in Argentina, un’infrastruttura specificamente progettata per l’indagine sui raggi cosmici ad alta energia.
Gli scienziati hanno condotto simulazioni dettagliate per prevedere come gli eventi ANITA avrebbero potuto manifestarsi nei dati dell’Osservatorio Pierre Auger. Successivamente, hanno esaminato con grande attenzione le osservazioni registrate tra il 2004 e il 2018, cercando la presenza di segnali analoghi. Sorprendentemente, non hanno trovato nulla che potesse spiegare le rilevazioni anomale di ANITA.
In ambito scientifico, l’assenza di una scoperta può essere altrettanto significativa quanto una scoperta in sé. In questo caso, il mancato ritrovamento di segnali compatibili nei dati di Pierre Auger permette agli scienziati di escludere con sicurezza i neutrini come spiegazione per i segnali rilevati da ANITA. Tuttavia, questo non implica automaticamente che ci troviamo di fronte a una nuova particella sconosciuta. Saranno necessarie ulteriori osservazioni e, auspicabilmente, nuove rilevazioni per determinare la vera natura di ciò che ANITA ha captato emergere dal ghiaccio antartico.
L’esperimento ANITA ha concluso la sua attività; il suo ultimo volo risale al 2016. Tuttavia, il testimone è stato passato a un nuovo e promettente successore: il Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO). Questo nuovo esperimento su pallone antartico è destinato a entrare presto in funzione, offrendo nuove opportunità per indagare questi fenomeni enigmatici.
Come afferma la dottoressa Wissel, “La mia supposizione è che in prossimità del ghiaccio e anche vicino all’orizzonte si verifichi un interessante effetto di propagazione radio che non comprendo appieno, ma di certo ne abbiamo esplorati diversi e non siamo ancora riusciti a trovarne nessuno.” Il mistero, dunque, persiste, ma la ricerca di una risposta continua.
PUEO: un nuovo capitolo nella ricerca dei misteri cosmici
Il fenomeno degli impulsi radio anomali, rilevati per la prima volta dall’esperimento ANITA e non spiegabili con le attuali conoscenze, si configura come uno dei più persistenti misteri astrofisici dei nostri tempi. Questa anomalia, che ha lasciato perplessi gli scienziati per quasi due decenni, è ora al centro delle aspettative con l’imminente lancio del Payload for Ultrahigh Energy Observations (PUEO), il successore di ANITA. C’è un’eccitazione palpabile nella comunità scientifica, poiché PUEO è progettato per offrire una sensibilità notevolmente superiore, una caratteristica che potrebbe finalmente squarciare il velo su questi eventi enigmatici.
L’aumentata sensibilità di PUEO rappresenta un fattore cruciale. In linea di principio, questa maggiore capacità di rilevamento dovrebbe portare a un numero più elevato di “anomalie” simili a quelle osservate da ANITA. Un incremento nel numero di rilevazioni non è solo un dato statistico, ma una vera e propria miniera d’oro per l’analisi. Avere a disposizione un corpus più ampio di eventi permetterebbe ai ricercatori di condurre analisi statistiche più robuste, individuare pattern ricorrenti e, potenzialmente, identificare le caratteristiche distintive che finora sono sfuggite.
Ogni nuova rilevazione potrebbe fornire un pezzo del puzzle, avvicinandoci a una comprensione definitiva della loro origine. Potremmo finalmente svelare la vera natura di questi impulsi: sono essi il risultato di fenomeni astrofisici sconosciuti, di interazioni particellari esotiche, o forse di condizioni ambientali estreme e inaspettate sopra e sotto la calotta glaciale antartica?
Un’altra prospettiva incredibilmente affascinante legata a PUEO è la possibilità di rilevare i neutrini. Sebbene le analisi dei dati di ANITA abbiano portato a escludere i neutrini convenzionali come spiegazione per gli impulsi anomali già osservati, PUEO potrebbe avere la capacità di captare neutrini ad altissima energia provenienti da altre sorgenti cosmiche. Questo sarebbe, per molti versi, un risultato ancora più eccitante.
I neutrini, le cosiddette “particelle fantasma”, interagiscono così debolmente con la materia che la loro rilevazione è estremamente difficile. Tuttavia, sono portatori di informazioni uniche dagli angoli più remoti e violenti dell’Universo, fornendo uno sguardo senza precedenti su fenomeni come buchi neri, supernove e galassie attive.
La capacità di PUEO di rilevare questi messaggeri cosmici aprirebbe una nuova finestra sull’astrofisica delle alte energie, complementare alle osservazioni fatte con altre lunghezze d’onda o con i raggi cosmici. La loro rilevazione fornirebbe dati cruciali per testare e affinare i modelli cosmologici e le teorie sulle origini dei raggi cosmici ad altissima energia. Inoltre, la scoperta di un tipo di neutrino completamente nuovo o di proprietà inaspettate dei neutrini noti potrebbe avere implicazioni profonde per la fisica delle particelle al di là del Modello Standard.
La posta in gioco è alta: PUEO non è solo un’opportunità per risolvere un mistero esistente, ma anche per aprire la porta a scoperte che potrebbero ridefinire la nostra comprensione dell’Universo e delle sue leggi fondamentali. L’attesa per i primi dati di PUEO è carica di aspettative, poiché potrebbero contenere le chiavi per sbloccare segreti che la scienza cerca da decenni.
Gli ultimi risultati sono stati pubblicati su Physical Review Letters.
