De ANITA-detector vangt radiosignalen op van het Antarctische ijs die de natuurwetten tarten.

Een experiment van NASA op Antarctica heeft radiosignalen gedetecteerd die uit het ijs komen onder hoeken die volgens de huidige natuurkunde onmogelijk zijn. De ontdekking, gedaan door de ANITA-detector tussen 2016 en 2018 en nu gepubliceerd in Physical Review Lettersroept serieuze vragen op over wat we weten over kosmische deeltjes. De signalen lijken vanuit de aarde zelf te komen en door kilometers gesteente heen te dringen, iets wat fysiek onmogelijk zou moeten zijn. Het mysterie heeft wereldwijd wetenschappelijk debat aangewakkerd en geleid tot de ontwikkeling van nieuwe instrumenten voor verder onderzoek.

Tekens die de natuurwetten tarten

Een detector in de stratosfeer van Antarctica heeft onmogelijke signalen opgevangen: radiogolven die uit het ijs komen. Het ANITA-experiment (Antarctic Impulsive Transient Antenna), ontworpen om pulsen op te vangen van kosmische deeltjes die botsen met de atmosfeer, registreerde signalen die afkomstig waren van hoeken tot wel 30 graden onder de horizon. Volgens de huidige modellen zou elk signaal op die baan door duizenden kilometers aardgesteente zijn gegaan, waardoor alle golven volledig geabsorbeerd zouden moeten worden.

Stephanie Wissel, een onderzoeker van Penn State en onderdeel van het ANITA-team, legt uit dat de gedetecteerde pulsen “Ze gedroegen zich niet als oppervlaktereflecties, maar alsof ze rechtstreeks uit de aarde kwamen.”Deze anomalie staat in schril contrast met wat we weten over neutrino's en andere hoogenergetische deeltjes. Deze kunnen weliswaar door materie heen dringen, maar doen dat niet onder deze omstandigheden of met deze intensiteit.

Deze afwijkende gebeurtenissen stonden niet op zichzelf. Tussen 2016 en 2018 registreerde ANITA verschillende van deze signalen, wat natuurkundigen voor een raadsel stelde en een stortvloed aan hypothesen opleverde. De golven kwamen niet overeen met bekende simulaties, noch met atmosferische rebounds. Dit leidde tot een onderzoek naar de mogelijkheid dat het mogelijk nog onontdekte deeltjes waren, of zelfs onbekende interacties die een heroverweging van de deeltjesfysica zouden vereisen.

Een hypothese die wankelt

Sommige onderzoekers opperden zelfs radicale theorieën, zoals het bestaan ​​van een parallel universum waarin de tijd terugloopt. De wetenschappelijke gemeenschap is echter voorzichtig. Het Pierre Auger Observatorium in Argentinië, 's werelds grootste kosmische stralingsdetector, analyseerde meer dan 7,6 miljoen gebeurtenissen gedurende 15 jaar zonder bewijs te vinden voor exotische deeltjes die dergelijke theorieën zouden bevestigen.

Peter Gorham, de hoofdonderzoeker van ANITA, heeft opgeroepen tot voorzichtigheid bij sensationele koppen, en herinnerde eraan dat ‘het niet vinden van een onmiddellijke verklaring niet betekent dat we een beroep moeten doen op het buitengewone’. De wetenschap, zo stelt hij, Eerst moet je alle mogelijke conventionele oorzaken uitputten. Voorbeelden hiervan zijn instrumentatiefouten, slecht begrepen atmosferische verschijnselen en zelfs nieuwe typen neutrino-interacties met ijs.

Desondanks blijft het volgende verontrustend: Het fenomeen heeft zich meerdere keren herhaald, tijdens verschillende vluchten, en was voldoende duidelijk om technische storingen uit te sluiten. De wetenschappelijke gemeenschap bevindt zich in een vruchtbare spanning tussen scepsis en fascinatie.

IceCube ziet het niet

Wat het mysterie nog ingewikkelder maakt, is dat een andere grote Antarctische detector, IceCube, niets soortgelijks heeft geregistreerd. IceCube, gelegen onder het ijs van Amundsen-Scott Station, is ontworpen om ultrahoogenergetische neutrino's te detecteren met behulp van optische sensoren die diep in het ijs zijn begraven. Tot nu toe kwamen de metingen niet overeen met die van ANITA.

Dit opent twee mogelijkheden: ofwel heeft ANITA een soort fenomeen gedetecteerd dat IceCube niet kan registreren vanwege zijn configuratie, ofwel komen de signalen van ANITA overeen met extreem zeldzame of gerichte voorbijgaande verschijnselenDe discrepantie tussen de twee instrumenten verhindert momenteel een onafhankelijke validatie, die essentieel is om te bevestigen dat het hier niet om methodologische fouten of artefacten gaat.

De behoefte aan nieuwe gegevens heeft de ontwikkeling van PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations) gestimuleerd, Een directe opvolger van ANITA, ontwikkeld door NASA. Deze nieuwe detector, nog gevoeliger en preciezer, zal worden uitgerust met verbeterde antennes, robuustere detectiealgoritmes en een groter vermogen om interferentie uit te sluiten. De lancering ervan is gepland voor de komende jaren, in de hoop licht te werpen op wat vooralsnog een raadsel blijft.

Wat op het spel staat: de natuurkunde zelf

De ontdekking is niet alleen een technische zeldzaamheid: ze zet ook het theoretische kader waarop de deeltjesfysica is gebaseerd ter discussie. Als de gegevens van ANITA worden bevestigd, zou dat betekenen dat Er zijn deeltjes die door kilometers gesteente heen kunnen reizen zonder te worden verzwakt., of dat er interacties zijn die we nog niet begrijpen buiten het Standaardmodel. Het zou een revolutie zijn, vergelijkbaar met de ontdekking van het neutrino of de bevestiging van het Higgs-boson.

Bovendien zouden deze spookdeeltjes kunnen reis over de planeet alsof deze transparant is, wat ons vermogen om het heelal te observeren zou veranderen. Sterker nog, sommige astrofysici hebben gesuggereerd dat we mogelijk te maken krijgen met kosmische boodschappers van extreme gebeurtenissen in het universum, zoals botsingen van zwarte gaten of actieve galactische kernen.

Maar zolang de gegevens schaars en tegenstrijdig zijn, De wetenschappelijke gemeenschap gaat voorzichtig te werk. Er is een drempel naar het onbekende geopend, maar om die te overbruggen zijn meer testen, meer observaties en meer geduld nodig.

Het onmogelijke onder nul

Er is iets heel verontrustends aan een bord dat er niet zou moeten zijn. Het confronteert ons met de grenzen van wat we denken te weten, in een afgelegen omgeving als Antarctica, en met een frequentie zo ongrijpbaar dat het nauwelijks een spoor achterlaat. Het is alsof het universum tot ons spreekt in fluisteringen die we nog niet hebben ontcijferd.

ANITA heeft bereikt wat elke grote wetenschapper nastreeft: vragen stellen waarop we geen antwoord weten. Het herinnert ons eraan dat de natuurkunde niet compleet is, dat de kosmos nog steeds geheimen herbergt onder lagen van ijs, stilte en theorie.

Als deze signalen kloppen, staan ​​we mogelijk aan de vooravond van een radicale uitbreiding van de menselijke kennis. Maar als ze onjuist zijn, zal het ook waardevol zijn: de wetenschap boekt evenveel vooruitgang door haar successen als door haar beperkingen. Want elke keer dat het universum zijn eigen regels lijkt te overtreden, Het nodigt ons uit om dieper te kijken, beter na te denken en ons niet tevreden te stellen met wat we al weten.