13 signaux radio énigmatiques sous la glace antarctique intriguent les scientifiques

Treize signaux radio mystérieux, captés sous la calotte glaciaire de l'Antarctique, pourraient représenter la première observation directe d'un phénomène prédit il y a plus de soixante ans. Enregistrés lors d'une campagne d'observation de 208 jours en 2019, ces signaux proviendraient de l'interaction de rayons cosmiques avec la glace, produisant un rayonnement théorisé par le physicien soviétique Gurgen Askaryan en 1962.

Ce rayonnement, connu sous le nom de « rayonnement d'Askaryan », est une infime émission radio générée lorsqu'une particule cosmique de très haute énergie traverse un matériau dense, laissant derrière elle une cascade de particules chargées. Bien que le phénomène ait été démontré en laboratoire, il n'avait jamais été observé expérimentalement sur le terrain jusqu'à présent.

L'annonce émane de l'équipe du projet « Array ARA », une collaboration de chercheurs et d'institutions spécialisés en physique des particules et en astrophysique. Leurs travaux, publiés dans la revue « Physical Review Letters », décrivent l'analyse de ces 13 signaux radio inhabituels, semblant provenir de sous la surface de la glace.

Une analyse statistique solide

Pour valider leurs observations, les scientifiques ont utilisé des modèles de simulation avancés. Ils ont examiné en détail les caractéristiques de chaque signal : direction d'arrivée, fréquence, forme d'onde et orientation du champ électrique. Les résultats montrent une forte concordance avec les prédictions théoriques du rayonnement d'Askaryan produit par les rayons cosmiques interagissant avec la glace.

L'étude indique que la probabilité que ces signaux soient dus à des interférences ou à des sources terrestres aléatoires est inférieure à une sur 3,5 millions. Cette probabilité correspond à une signification statistique de 5,1 sigma, un seuil habituellement utilisé en physique pour annoncer des découvertes confirmées.

Selon les chercheurs, ces signaux proviendraient de noyaux denses de cascades de rayons cosmiques ayant pénétré les couches supérieures de la glace. Ces interactions auraient provoqué des réactions en chaîne de particules, générant de brèves ondes radio.

Un pas vers la détection des neutrinos

Cette découverte représente une avancée majeure pour le projet Array ARA, dont l'objectif principal est la détection de neutrinos de très haute énergie. Ces particules cosmiques extrêmement rares peuvent traverser la matière presque sans interagir, ce qui les rend très difficiles à observer.

Pour distinguer les neutrinos des rayons cosmiques, les scientifiques se basent sur l'angle et la profondeur du signal dans la glace. Les rayons cosmiques n'affectent généralement que les couches superficielles, tandis que les neutrinos peuvent pénétrer plus profondément et produire des signaux sous des angles différents.

Avec l'attente de données élargies couvrant plusieurs années d'observation supplémentaires via toutes les stations du projet Array ARA, l'équipe scientifique espère confirmer davantage de candidats pour ces particules rares. Une telle confirmation pourrait ouvrir une nouvelle fenêtre sur la compréhension des phénomènes les plus énergétiques et les plus mystérieux de l'univers.