Sinais anômalos de alta energia estão sendo captados na Antártica

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Alguma fonte desconhecida na Antártica está emitindo sinais anômalos de alta energia, mas os cientistas não conseguem determinar o que pode estar por trás desses eventos anômalos.

Sinais anômalos de alta energia estão sendo captados na Antártica
Credit: IceCube / NSF

Várias explicações para os sinais anômalos estão sendo consideradas, incluindo uma possibilidade envolvendo física exótica.

A Antártica é de grande interesse para os cientistas. Esse continente congelado é, sob muitos aspectos, uma janela para o passado e o futuro.

No Pólo Sul, encontramos o Observatório IceCube Neutrino, que talvez seja o telescópio mais estranho da Terra.

O IceCube fica parado e espera que partículas fundamentais chamadas neutrinos passem por seus 5.160 detectores ópticos enterrados no gelo. Quando um neutrino interage com um átomo de hidrogênio ou oxigênio no gelo, produz um sinal que o IceCube pode detectar.

No entanto, o IceCube não é o único experimento de neutrinos na Antártica. Há também o experimento ANITA (sigla em inglês para Antena Impulsiva Transiente Antártica), que voa com um balão sobre o continente e aponta as antenas de rádio em direção ao solo.

A ANITA busca ondas de rádio porque os neutrinos de energia extremamente alta – centenas de vezes mais energéticos do que os que o IceCube normalmente detecta – podem produzir sinais de rádio intensos quando se chocam contra um átomo no gelo.

Nos vôos de balão, a ANITA detectou alguns eventos que parecem ser sinais desses neutrinos de energia extremamente alta, então a IceCube Collaboration decidiu investigar.

Os resultados do estudo mostram que esses neutrinos não poderiam ter vindo de uma fonte pontual intensa.

Muitas explicações para esses sinais peculiares

Alex Pizzuto, da Universidade de Wisconsin-Madison (EUA), um dos líderes deste artigo, disse:

É comum dizer que os neutrinos são partículas ‘ilusórias’ ou ‘fantasmagóricas’ por causa de sua capacidade notável de passar através do material sem colidir com algo. Mas com essas energias incríveis, os neutrinos são como touros em uma loja de porcelana – eles se tornam muito mais propensos a interagir com partículas na Terra.

Muitos cientistas descobriram explicações em potencial para esses sinais estranhos, e uma possibilidade é que uma fonte de neutrino realmente intensa os tenha produzido. Afinal, se uma fonte produziu um grande número de neutrinos, é mais plausível que um ou dois tenham chegado à ANITA.

Os cientistas decidiram então ver se havia uma fonte intensa de neutrinos disparando um feixe de neutrinos em direção à Terra – uma fonte pontual.

Um dos problemas que os pesquisadores enfrentavam era o fato de não saberem há quanto tempo uma fonte potencial poderia estar emitindo neutrinos.

Suas análises usaram três abordagens diferentes e complementares, equipadas para encontrar coincidências em diferentes escalas de tempo. Elas também tiveram que explicar a incerteza nas direções dos eventos da ANITA, porque os eventos não têm posições definidas no céu.

Depois de enfrentarem esses desafios, os pesquisadores simularam neutrinos passando pela Terra para ver quantos neutrinos incidentes seriam necessários para a ANITA ver um evento e, em seguida, fizeram o mesmo no IceCube.

Nas três buscas, eles não encontraram evidências de uma fonte de neutrinos na direção dos estranhos eventos da ANITA. Isso é particularmente intrigante porque, devido a um processo chamado regeneração de neutrino tau, os eventos de energia extremamente alta que não chegam ao ANITA ainda devem ser detectados pelo IceCube.

Anastasia Barbano, da Universidade de Genebra, na Suíça, outra liderança neste artigo, disse:

Esse processo faz do IceCube uma ferramenta notável para acompanhar as observações da ANITA, porque para cada evento anômalo que a ANITA detecta, o IceCube deveria ter detectado muitos, muitos mais – o que, nesses casos, não ocorreu.

Isso significa que podemos descartar a ideia de que esses eventos vieram de alguma fonte pontual intensa, porque as chances da ANITA ver um evento e o IceCube não ver nada são tão pequenas.

Quando os eventos da ANITA foram detectados, as principais hipóteses eram uma explicação astrofísica (como uma fonte intensa de neutrinos), um erro sistemático (como não levar em conta algo no detector) ou física além do modelo padrão.

Pizzuo disse:

Nossa análise descartou a única explicação astrofísica restante do Modelo Padrão dos eventos anômalos da ANITA. Portanto, agora, se esses eventos são reais e não apenas devido a esquisitices no detector, eles podem estar apontando para a física além do Modelo Padrão.

Em outras palavras, a fonte dos sinais de alta energia permanece desconhecida no momento.

(Fonte)

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