JUNE 13, 2025
Strange radio pulses detected coming from ice in Antarctica
D'étranges impulsions radio détectées provenant de la glace en Antarctique
Par Marina Naumova, Université d'État de Pennsylvanie
Édité par Gaby Clark, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
Ces impulsions radio inhabituelles ont été détectées par l'expérience ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), une série d'instruments embarqués sur des ballons au-dessus de l'Antarctique, conçus pour détecter les ondes radio des rayons cosmiques frappant l'atmosphère. Crédit : Stephanie Wissel / Penn State.
Un détecteur de particules cosmiques en Antarctique a détecté une série de signaux étranges qui défient les connaissances actuelles en physique des particules, selon un groupe de recherche international comprenant des scientifiques de Penn State. Ces impulsions radio inhabituelles ont été détectées par l'expérience ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), une série d'instruments embarqués sur des ballons au-dessus de l'Antarctique, conçus pour détecter les ondes radio des rayons cosmiques frappant l'atmosphère.
L'objectif de l'expérience est de mieux comprendre les événements cosmiques lointains en analysant les signaux qui atteignent la Terre. Plutôt que de se refléter sur la glace, les signaux – une forme d'ondes radio – semblaient provenir de sous l'horizon, une orientation qui ne peut être expliquée par les connaissances actuelles en physique des particules et qui pourrait suggérer de nouveaux types de particules ou d'interactions jusqu'alors inconnues de la science, a indiqué l'équipe.
Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue Physical Review Letters.
« Les ondes radio que nous avons détectées étaient à des angles très prononcés, environ 30 degrés sous la surface de la glace », a déclaré Stephanie Wissel, professeure agrégée de physique, d'astronomie et d'astrophysique, qui a travaillé au sein de l'équipe ANITA à la recherche de signaux provenant de particules insaisissables appelées neutrinos.
Elle a expliqué que, selon leurs calculs, le signal anormal devait traverser et interagir avec des milliers de kilomètres de roche avant d'atteindre le détecteur, ce qui aurait dû le rendre indétectable car il aurait été absorbé par la roche.
« C'est un problème intéressant, car nous n'avons toujours pas d'explication précise à ces anomalies, mais nous savons qu'il ne s'agit probablement pas de neutrinos », a déclaré Wissel.
Les neutrinos, un type de particule sans charge et la plus petite masse de toutes les particules subatomiques, sont abondants dans l'Univers. Généralement émis par des sources de haute énergie comme le Soleil ou des événements cosmiques majeurs comme les supernovas ou même le Big Bang, on trouve des signaux de neutrinos partout. Le problème avec ces particules, cependant, est qu'elles sont notoirement difficiles à détecter, a expliqué Wissel.
« On a un milliard de neutrinos qui passent sous l'ongle de notre pouce à tout moment, mais ils n'interagissent pas vraiment », a-t-elle déclaré. « C'est donc un problème à double tranchant. Si nous les détectons, cela signifie qu'ils ont parcouru tout ce chemin sans interagir avec quoi que ce soit d'autre. Nous pourrions détecter un neutrino provenant des confins de l'Univers observable. »
Si elles étaient visibles à l'œil nu, les gerbes d'air pourraient ressembler à un cierge magique agité dans une direction, suivi d'étincelles, explique Wissel. Les chercheurs peuvent distinguer les deux signaux – glace et gerbes d'air – afin de déterminer les caractéristiques de la particule à l'origine du signal.
Ces signaux peuvent ensuite être retracés jusqu'à leur origine, de la même manière qu'une balle lancée à un angle donné rebondit de manière prévisible au même angle, explique Wissel. Les récentes anomalies ne peuvent cependant pas être retracées de cette manière, car l'angle est bien plus prononcé que ne le prédisent les modèles existants.
Stephanie Wissel et des équipes de chercheurs du monde entier travaillent à la conception et à la construction de détecteurs spéciaux pour capturer les signaux de neutrinos sensibles, même en quantités relativement faibles. Même un seul petit signal provenant d'un neutrino recèle une mine d'informations ; toutes les données ont donc leur importance, a-t-elle déclaré. Crédit : Stephanie Wissel / Penn State. En analysant les données recueillies lors de plusieurs vols ANITA et en les comparant à des modèles mathématiques et à des simulations approfondies de rayons cosmiques classiques et d'effets de masse d'air ascendants, les chercheurs ont pu filtrer le bruit de fond et éliminer la possibilité d'autres signaux connus liés aux particules.
Les chercheurs ont ensuite croisé les signaux d'autres détecteurs indépendants, comme l'expérience IceCube et l'observatoire Pierre Auger, afin de déterminer si les données d'effets de masse d'air ascendants, similaires à celles observées par ANITA, étaient captées par d'autres expériences.
L'analyse a révélé que les autres détecteurs n'avaient rien enregistré qui aurait pu expliquer ce qu'ANITA avait détecté, ce qui a conduit les chercheurs à qualifier le signal d'« anormal », ce qui signifie que les particules à l'origine du signal ne sont pas des neutrinos, a expliqué Wissel.
Ces signaux ne correspondent pas à la description standard de la physique des particules, et bien que plusieurs théories suggèrent qu'il pourrait s'agir d'un indice de matière noire, l'absence d'observations complémentaires avec IceCube et Auger limite considérablement les possibilités, a-t-elle ajouté.
Penn State construit des détecteurs et analyse les signaux de neutrinos depuis près de dix ans, a expliqué Wissel, ajoutant que son équipe conçoit et construit actuellement le prochain grand détecteur. Ce nouveau détecteur, baptisé PUEO, sera plus grand et plus performant pour détecter les signaux de neutrinos, a-t-elle ajouté, et il devrait permettre de mieux comprendre la nature exacte du signal anormal.
« Je suppose qu'un effet de propagation radio intéressant se produit près de la glace et près de l'horizon, que je ne comprends pas encore parfaitement. Nous en avons exploré plusieurs, et nous n'en avons encore trouvé aucun », a déclaré Wissel.
« Pour l'instant, c'est un mystère de longue date, et je suis ravie qu'avec le vol de PUEO, nous ayons une meilleure sensibilité. En principe, nous devrions détecter davantage d'anomalies, et peut-être en comprendre réellement la nature. Nous pourrions également détecter des neutrinos, ce qui serait, d'une certaine manière, beaucoup plus prometteur. »
L'autre co-auteur de Penn State est Andrew Zeolla, candidat au doctorat en physique.
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RESUME
D'étranges impulsions radio détectées provenant de la glace en Antarctique
Un détecteur de particules cosmiques en Antarctique a émis une série de signaux étranges qui défient les connaissances actuelles de la physique des particules, selon un groupe de recherche international comprenant des scientifiques de l'Université d'État de Pennsylvanie. Ces impulsions radio inhabituelles ont été détectées par l'expérience ANITA (Antarctic Impulsive Transient Antenna), une série d'instruments embarqués sur des ballons au-dessus de l'Antarctique et conçus pour détecter les ondes radio des rayons cosmiques frappant l'atmosphère.
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More information: A. Abdul Halim et al, Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory, Physical Review Letters (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.121003
Journal information: Physical Review Letters
Provided by Pennsylvania State University
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