Lo strano suono che proviene dalle profondità dell'Antartide e che la scienza non sa cosa sia

Tra il 2016 e il 2018, un fenomeno sconcertante per la scienza è stato catturato da un rilevatore di particelle cosmiche che fluttuava sopra l'Antartide.

L'Antarctic Impulse Transient Antenna (ANITA), una serie di antenne trasportate da palloni aerostatici a un'altitudine di 40 chilometri, ha registrato segnali radio che, invece di riflettersi sul ghiaccio come di consueto, provenivano da sotto l'orizzonte. In altre parole, hanno attraversato il ghiaccio antartico, con un orientamento incompatibile con i principi noti della fisica delle particelle.

Dopo quasi un decennio dall'ottenimento di questi risultati, si ritiene che ciò potrebbe indicare l'esistenza di una nuova fisica o di particelle completamente sconosciute, secondo uno studio pubblicato su Physical Review Letters, che utilizza 15 anni di dati cosmici provenienti dall'Osservatorio Pierre Auger in Argentina.

"Le onde radio che abbiamo rilevato avevano angoli molto ripidi, circa 30 gradi sotto la superficie del ghiaccio ", spiega Stephanie Wissel, professoressa associata di fisica, astronomia e astrofisica alla Pennsylvania State University e ricercatrice del team ANITA.

Questo dettaglio apparentemente tecnico nasconde un'impossibilità: per raggiungere ANITA con quell'orientamento, i segnali dovevano attraversare tra i 6.000 e i 7.000 chilometri di roccia solida. Qualsiasi onda radio avrebbe dovuto essere completamente assorbita durante quel viaggio sotterraneo, rendendola irrilevabile. Eppure erano lì, chiare e potenti.

"È un problema interessante perché non abbiamo ancora una spiegazione di cosa siano queste anomalie", ammette Wissel in un comunicato stampa.

Il rivelatore ANITA ricerca i neutrini, particelle quasi eteree note come "particelle fantasma" per la loro capacità di attraversare la materia con poca interazione.

I neutrini, a loro volta, sono straordinari messaggeri dell'universo. Nati da violenti eventi cosmici come le supernovae o persino il Big Bang, viaggiano attraverso l'universo a velocità prossime a quella della luce, attraversando i pianeti come fantasmi. Secondo Wissel, " ci sono un miliardo di neutrini che attraversano l'unghia del pollice in ogni dato istante".

Il mistero è che ANITA fluttua sopra l'Antartide perché questo continente ghiacciato è un laboratorio perfetto, lontano da interferenze e con vaste distese di ghiaccio che fungono da rilevatore naturale. Inizialmente, il sospetto è caduto naturalmente sui neutrini tau, che, quando collidono con il ghiaccio, possono generare emissioni radio chiamate "sciami di ghiaccio" e produrre una particella secondaria – il leptone tau – che decade rapidamente in uno "sciame d'aria".

Questi tipi di eventi possono essere analizzati per identificarne l'origine, proprio come la traiettoria di una palla può essere dedotta dall'angolo con cui rimbalza. Ma in questo caso, l'angolo era così insolito che lo stesso principio non poteva essere applicato.

Ciò che è sconcertante è che i segnali anomali non siano stati rilevati da altri rivelatori. Né il prestigioso esperimento IceCube né l'Osservatorio Pierre Auger hanno rilevato le correnti d'aria ascendenti che dovrebbero accompagnare eventi di tale magnitudo.

I ricercatori hanno escluso tutte le spiegazioni convenzionali. I segnali mostrano "una forte polarizzazione orizzontale, ma senza l'inversione di polarità prevista per gli impulsi riflessi", caratteristiche che non si adattano ad alcun fenomeno noto.

Di conseguenza, la comunità scientifica si chiede: erano neutrini con proprietà sconosciute? Nuove interazioni? O qualcosa di completamente diverso, come la materia oscura, quella forma invisibile di materia che costituisce l'85% dell'universo ma che non siamo ancora stati in grado di rilevare direttamente?

Tuttavia, le analisi del nuovo studio sembrano smorzare questa ipotesi, almeno per ora. Wissel commenta: "La mia ipotesi è che ci sia un interessante effetto di propagazione radio in atto vicino al ghiaccio e anche vicino all'orizzonte, che non comprendo appieno".

La risposta potrebbe arrivare da PUEO (Payload for Ultrahigh Energy Observations), il successore di ANITA attualmente in fase di sviluppo. Questo nuovo rivelatore sarà più grande e più sensibile, in grado di rilevare segnali più deboli e, sperano gli scienziati, di risolvere finalmente il mistero.

"Sono entusiasta del fatto che quando voleremo con PUEO, avremo una maggiore sensibilità", spiega Wissel. "In linea di principio, dovremmo rilevare più anomalie e forse arriveremo a capire di cosa si tratta."

Nel frattempo, i segnali anomali provenienti dall'Antartide si stanno aggiungendo alla lista degli enigmi scientifici irrisolti. Come riconosce Wissel, " al momento, è uno di quei misteri di lunga data " che tiene i fisici di tutto il mondo con il fiato sospeso.