MADRID 16 jun. (EUROPA PRESS) -
Um detector de partículas cósmicas na Antártica detectou uma série de sinais estranhos que desafiam a compreensão atual da física de partículas.
De acordo com um grupo de pesquisa internacional, os pulsos de rádio incomuns foram detectados pelo experimento Antarctic Transient Impulsive Antenna Transient Antenna (ANITA), uma série de instrumentos transportados por balão sobre a Antártica, projetados para detectar ondas de rádio de raios cósmicos que atingem a atmosfera.
O objetivo do experimento é entender melhor os eventos cósmicos distantes, analisando os sinais que chegam à Terra. Em vez de se refletirem no gelo, os sinais - uma forma de ondas de rádio - pareciam vir de baixo do horizonte, uma orientação que não pode ser explicada pela compreensão atual da física de partículas e que poderia indicar novos tipos de partículas ou interações até então desconhecidas pela ciência, de acordo com a equipe.
Os pesquisadores publicaram seus resultados na revista Physical Review Letters.
"As ondas de rádio que detectamos estavam em ângulos muito acentuados, cerca de 30 graus abaixo da superfície do gelo", explicou em um comunicado Stephanie Wissel, professora associada de física, astronomia e astrofísica, que trabalhou na equipe da ANITA procurando sinais de partículas elusivas chamadas neutrinos.
NÃO EXPLICADO
Ela explicou que, de acordo com seus cálculos, o sinal anômalo teve que atravessar e interagir com milhares de quilômetros de rocha antes de chegar ao detector, o que deveria ter deixado o sinal de rádio indetectável, pois a rocha o teria absorvido.
"É um problema interessante porque ainda não temos uma explicação real para essas anomalias, mas o que sabemos é que elas provavelmente não representam neutrinos", disse Wissel.
Os neutrinos, um tipo de partícula sem carga com a menor massa de todas as partículas subatômicas, são abundantes no universo. Geralmente emitidos por fontes de alta energia, como o Sol, ou por grandes eventos cósmicos, como supernovas ou até mesmo o Big Bang, há sinais de neutrinos em toda parte. O problema com essas partículas, entretanto, é que elas são notoriamente difíceis de detectar, explicou Wissel.
"Um bilhão de neutrinos passa pela unha do seu polegar a qualquer momento, mas eles não interagem de fato", disse ele. "Portanto, essa é uma faca de dois gumes. Se os detectarmos, isso significa que eles viajaram até aqui sem interagir com mais nada. Poderíamos estar detectando um neutrino dos confins do universo observável."
Uma vez detectadas e rastreadas até sua origem, essas partículas podem revelar mais sobre eventos cósmicos do que até mesmo os telescópios mais potentes, acrescentou Wissel, pois podem viajar sem perturbações e quase à velocidade da luz, fornecendo pistas sobre eventos cósmicos que ocorreram a anos-luz de distância.
Wissel e equipes de pesquisadores de todo o mundo têm trabalhado no projeto e na construção de detectores especiais para captar sinais sensíveis de neutrinos, mesmo em quantidades relativamente pequenas. Mesmo um pequeno sinal de um neutrino contém um tesouro de informações, portanto, todos os dados são importantes, disse ele.
"Usamos detectores de rádio para tentar construir grandes telescópios de neutrinos, o que nos permite procurar uma taxa de eventos esperada bastante baixa", explicou Wissel, que projetou experimentos para detectar neutrinos na Antártica e na América do Sul.
O ANITA é um desses detectores e foi instalado na Antártica porque há pouca chance de interferência de outros sinais. Para capturar os sinais de emissão, o detector de rádio transportado por balão é enviado para sobrevoar extensões de gelo, capturando o que é conhecido como chuvas de gelo.
"Temos essas antenas de rádio em um balão que voa 40 quilômetros acima do gelo da Antártica", explicou Wissel. "Apontamos nossas antenas para o gelo e procuramos neutrinos que interagem com ele, produzindo emissões de rádio que podemos detectar em nossos detectores."
NEUTRINOS ESPECIAIS
Esses neutrinos especiais que interagem com o gelo, chamados de neutrinos tau, produzem uma partícula secundária chamada de lépton tau, que é liberada do gelo e se desintegra. Esse termo físico refere-se à forma como a partícula perde energia à medida que viaja pelo espaço e se decompõe em suas partes componentes. Isso produz emissões conhecidas como chuveiros de ar.
Se fossem visíveis a olho nu, os chuveiros de ar poderiam se assemelhar a um clarão ondulando em uma direção, com faíscas em seu rastro, explicou Wissel. Os pesquisadores podem distinguir entre os dois sinais (chuveiros de gelo e chuveiros de ar) para determinar as características da partícula que os criou.
Esses sinais podem ser rastreados até sua origem, da mesma forma que uma bola lançada em um ângulo salta previsivelmente no mesmo ângulo, explicou Wissel. Entretanto, as recentes descobertas anômalas não podem ser rastreadas dessa forma, pois o ângulo é muito mais acentuado do que os modelos existentes preveem.
Analisando os dados coletados em vários voos da ANITA e comparando-os com modelos matemáticos e simulações abrangentes de raios cósmicos regulares e chuvas de ar ascendentes, os pesquisadores conseguiram filtrar o ruído de fundo.
Analisando os dados coletados em vários voos do ANITA e comparando-os com modelos matemáticos e simulações abrangentes de raios cósmicos regulares e chuvas de ar ascendentes, os pesquisadores conseguiram filtrar o ruído de fundo e descartar a possibilidade de outros sinais conhecidos baseados em partículas.
Em seguida, os pesquisadores fizeram uma verificação cruzada dos sinais de outros detectores independentes, como o Experimento IceCube e o Observatório Pierre Auger, para verificar se outros experimentos haviam capturado dados de chuvas de ar ascendentes semelhantes aos detectados pelo ANITA.
A análise revelou que os outros detectores não registraram nada que pudesse explicar o que o ANITA detectou, levando os pesquisadores a descrever o sinal como "anômalo", o que significa que as partículas que o causaram não são neutrinos, explicou Wissel.
Os sinais não se encaixam no quadro padrão da física de partículas e, embora várias teorias sugiram que poderia ser um indício de matéria escura, a falta de observações de acompanhamento com o IceCube e o Auger reduz muito as chances, acrescentou.
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