À quarante kilomètres au-dessus de l'Antarctique, une montgolfière transporte des antennes radio censées capter des signaux célestes. Or, elles en détectent deux provenant du sous-sol. Un détail apparemment anodin, si ce n'était que ces signaux radio auraient dû traverser des milliers de kilomètres de roche solide sans être absorbés. Une chose impossible selon la physique que nous connaissons. Et pourtant, ils sont là, enregistrés par les détecteurs, remettant en question toutes les théories établies sur les particules subatomiques.
La communauté scientifique est partagée entre scepticisme et curiosité : sommes-nous face à une erreur instrumentale ou à la découverte de phénomènes physiques totalement nouveaux ?
Quand la glace trahit les attentes
l'expérience ANITA (Antenne transitoire impulsive antarctique) C'était censé être simple. Un réseau d'antennes radio suspendues à une montgolfière, conçu pour intercepter les émissions produites par l'interaction des neutrinos cosmiques avec la glace de l'Antarctique. Les neutrinos sont des particules insaisissables, capables de traverser des planètes entières sans interagir avec la matière. Lorsqu'ils y parviennent enfin, ils produisent des cascades de particules secondaires qui émettent des ondes radio détectables.
Ma en 2016 e en 2018, Stéphanie Wissel et son équipe à Penn State University Ils ont été confrontés à un imprévu. Les signaux radio Ils ne sont pas venus d'en haut, comme prévu, mais ont émergé de la glace à un angle de 30°. Un détail qui implique un voyage à travers des milliers de kilomètres de roche terrestre.
Comme je l'ai souligné dans cet article, distinguer les signaux cosmiques réels des interférences terrestres exige des critères rigoureux. Dans le cas des signaux radio d'ANITA, tous les contrôles ils ont confirmé plus tard l'authenticité du phénomène.
Les mathématiques impitoyables des signaux radio
Les calculs sont impitoyablesPour que ces signaux radio atteignent les détecteurs sur cette trajectoire, les particules qui les ont générés Ils auraient dû parcourir environ 6.000 XNUMX kilomètres à travers la roche solide.. Une entreprise qui devrait être mortelle pour toute particule connue, y compris les neutrinos à haute énergie.
Les chercheurs ont simulé tous les scénarios possibles. Ils ont consulté les données de deux autres grands observatoires : Glaçon en Antarctique et dans leObservatoire Pierre Auger en Argentine. Aucun événement apparenté n'a été enregistré. L'étude, publié dans Physical Review Letters, conclut que les signaux restent « anormaux », terme scientifique désignant quelque chose qui n’a aucune explication dans le cadre théorique actuel.
« Nous n’avons pas encore d’explication à ces anomalies », admet-il. Varier in interview. « Mais nous savons qu’il est fort probable qu’ils ne représentent pas des neutrinos ordinaires. »
Signaux radio et hypothèses audacieuses
Les théories proposées pour expliquer ces signaux radio vont de la géologie exotique à la physique au-delà du Modèle standard. Certains chercheurs émettent l'hypothèse particules de matière noire qui interagissent faiblement avec la matière ordinaire. D'autres suggèrent neutrinos « stériles » o interactions inconnues entre particules connues.
Ian Shoemaker de Virginia Tech a proposé une explication plus terrestre: les signaux pourraient être le résultat de Réflexions radio à travers des structures cachées dans la glace de l'Antarctique, comme des lacs sous-glaciaires ou des stratifications de densité inhabituelles. Une possibilité qui nécessiterait une cartographie radar détaillée des zones concernées.
Mais l'explication glaciologique ne convainc pas tout le monde. Les signaux présentent des caractéristiques (polarisation verticale, durée spécifique) typiques des interactions entre particules de haute énergie, et non des réflexions radio ambiantes. Alors quoi?
L'évolution technologique des détecteurs de signaux radio
Le mystère pourrait être résolu grâce à la prochaine génération d'instruments. L'équipe de Wissel développe PUÉO (Charge utile pour les observations ultra-hautes énergies), un détecteur plus sensible qui devrait décoller d'ici quelques années. « S'il existe effectivement des particules inconnues », dit-elle, « PUEO devrait en détecter davantage. »
Cette approche rappelle les grandes découvertes du passé : des anomalies inexpliquées qui ont finalement révélé de nouveaux phénomènes physiques. Les découvertes de l'antimatière, des quarks et du boson de Higgs ont souvent commencé avec des données qui ne correspondaient pas aux théories existantes.
Questions de perspective
Ces signaux radio en provenance de l'Antarctique soulèvent une question plus vaste sur la nature de l'univers. Si des particules peuvent traverser des planètes entières sans être détectées, quelles conséquences cela aura-t-il sur notre compréhension de la matière et de l'énergie ? S'il s'agit de phénomènes géologiques inédits, que nous reste-t-il à apprendre sur notre propre planète ?
La prudence scientifique nous incite à entretenir le doute. Mais l'excitation d'être confronté à quelque chose de véritablement nouveau transparaît dans les propos des chercheurs. « C'est un de ces mystères qui perdurent dans le temps », conclut Wissel. « Et je suis ravi qu'une fois le PUEO en vol, nous ayons une meilleure sensibilité. »
En attendant l'arrivée de nouvelles données, ces deux signaux radio demeurent : un défi silencieux à nos certitudes, un rappel que l'univers peut encore nous surprendre. Et peut-être que, précisément dans ces anomalies apparemment mineures, se cachent les clés de la compréhension de phénomènes qui changeront à jamais la physique.
