Instrumen yang terbang lebih dari 18 mil (29 kilometer) di atas Antartika telah berhasil mendeteksi dua pulsasi radio yang tidak dapat dijelaskan berasal dari bawah es. Tanda-tanda ini tampaknya menantang hukum fisika partikel yang sudah ada.

Para peneliti menemukan bahwa pulsasi radio tersebut berasal dari sudut sekitar 30 derajat di bawah permukaan Antartika, yang secara teoritis dilarang oleh hukum fisika. Perhitungan menunjukkan bahwa pulsa ini harus melewati ribuan mil batuan untuk mencapai permukaan; namun, ilmuwan memperkirakan pulsa tersebut akan diserap oleh batuan dalam perjalanan, sehingga tidak dapat terdeteksi.

Tim penelitian saat ini sedang menggali lebih dalam untuk mencari tahu apa yang dapat menyebabkan pulsasi yang tidak terduga ini. Mereka telah menyingkirkan beberapa kemungkinan penjelasan dengan bantuan Pierre Auger Observatory di Argentina dan membagikan temuan tersebut dalam sebuah studi yang diterbitkan pada 27 Maret di jurnal Physical Review Letters.

“Ini adalah masalah yang menarik karena kami masih belum memiliki penjelasan untuk apa anomali tersebut,” kata Stephanie Wissel, seorang fisikawan partikel dan salah satu penulis studi, dalam sebuah pernyataan.

Pulsasi misterius tersebut pertama kali terdeteksi oleh eksperimen Antarctic Impulsive Transient Antenna (ANITA). ANITA terdiri dari 24 antena radio yang terpasang pada balon NASA, yang diletakkan dekat kutub selatan untuk menghindari gangguan sinyal.

Proyek ini dirancang untuk menangkap data tentang neutrino — partikel subatom yang sangat sulit untuk dipelajari karena tidak memiliki muatan listrik dan memiliki massa minimal. Karakteristik sulitnya ini telah memberi mereka julukan “partikel hantu”.

Namun, sinyal radio yang membingungkan ini “kemungkinan besar tidak mewakili neutrino,” kata Wissel. Model yang ada, jelasnya, memprediksi bahwa pulsa yang disebabkan oleh neutrino akan berasal dari sudut yang jauh dari 30 derajat di bawah permukaan. Studi baru ini memberikan bukti lebih lanjut bahwa neutrino mungkin tidak terlibat.

Dengan menggunakan model matematis yang kompleks dan simulasi, tim penelitian juga menyingkirkan suara dan interaksi partikel yang diketahui sebagai sumber sinyal. Mereka bahkan memeriksa data dari eksperimen lain untuk melihat apakah mereka mengamati interaksi yang dapat menyebabkan pulsasi tersebut, tetapi tidak berhasil.

Karena pengamatan ini tidak dapat dijelaskan oleh Model Standar, teori yang mendeskripsikan partikel subatom, fenomena yang bertanggung jawab atas pulsa ini bisa menjadi kunci untuk membuka pemahaman ilmiah yang baru.

“Lebih banyak penelitian perlu dilakukan mengenai hal ini,” kata Benjamin Flaggs, seorang mahasiswa pascasarjana fisika di University of Delaware dan salah satu penulis studi, kepada Live Science. “Ada para teoretikus yang mengusulkan interaksi yang berada di luar model standar dari berbagai jenis partikel,” ujarnya.

Jika neutrino bukan yang bertanggung jawab atas sinyal radio, lalu apa yang menjadi penyebabnya?

Beberapa teori menyarankan bahwa sinyal tersebut berasal dari materi gelap — entitas tak terlihat yang menyusun sekitar 27% dari alam semesta, tetapi masih sangat kurang dipahami, kata Wissel. Namun, lebih banyak data diperlukan sebelum sampai pada kesimpulan yang berarti. Wissel lebih memilih teori bahwa asal mula pulsasi ini mungkin dapat dijelaskan oleh perilaku gelombang radio yang belum diketahui, tetapi tidak ada bukti untuk mendukung dugaan ini pula. “Jadi, saat ini, ini adalah salah satu misteri yang telah lama ada,” ujarnya.

Payload for Ultrahigh Energy Observations, sebuah instrumen berbasis balon baru, dengan tingkat sensitivitas yang lebih tinggi, diharapkan dapat membantu memecahkan teka-teki ini dengan mendeteksi lebih banyak anomali, memberikan lebih banyak data untuk dianalisis. “Semakin banyak data yang bisa kami dapatkan, semakin baik kami dapat mengurangi kesalahan statistik kami,” kata Flaggs. Instrumen ini akan diluncurkan dari Antartika pada bulan Desember.

“Kami belum menemukan segalanya,” tambah Flaggs. “Ini sangat menarik bagi para peneliti karena ini adalah masalah yang belum ada orang lain yang dapat pecahkan sebelumnya.”