Seit fast zwei Jahrzehnten durchkämmen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Eiswüsten der Antarktis auf der Suche nach ganz besonderen Teilchen: Neutrinos. Diese hochenergetischen, fast masselosen Partikel sind wie kosmische Schatten, sie durchqueren ganze Planeten, Sterne und Galaxien, ohne Spuren zu hinterlassen. Bei genau dieser Suche tauchten Signale auf, die die Grundfesten der Physik in Frage stellen könnten.

Signale aus einer unmöglichen Richtung

Im Rahmen des Anita-Projekts (Antarctic Impulsive Transient Antenna) ließ die US-Raumfahrtbehörde Nasa zwischen 2006 und 2016 riesige Ballons mit hochempfindlichen Antennen über die Antarktis fliegen. Die Aufgabe: Radioimpulse aufspüren, die entstehen, wenn ein Neutrino auf ein Atom im Eis trifft und eine Kaskade von Partikeln auslöst.

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Doch gleich zweimal registrierte Anita etwas völlig Unerwartetes: starke Radiosignale, die offenbar aus dem Inneren der Erde nach oben drangen, aus einem Winkel von etwa 30 Grad unter der Eisoberfläche. Laut Standardmodell der Physik ein Ding der Unmöglichkeit. Selbst Neutrinos, so geisterhaft sie auch sind, sollten nicht unbeschadet durch tausende Kilometer Gestein gelangen können.

„Diese Signale widersprechen dem, was wir über Teilchenphysik wissen“, sagt Stephanie Wissel, Astrophysikerin an der Penn State University. „Sie kommen aus einer Richtung, aus der sie physikalisch nicht kommen dürften.“

Signale in der Antarktis: War es doch nur ein Messfehler?

War es ein statistischer Ausreißer? Ein Messfehler? Oder steckt dahinter etwas grundlegend Neues? Eine internationale Gruppe von Forschern versuchte in den vergangenen Jahren, das Rätsel mit anderen Instrumenten zu lösen, darunter das Pierre-Auger-Observatorium in Argentinien, eines der größten Detektoren für kosmische Strahlung weltweit. Wenn Anita reale, bisher unbekannte Teilchen eingefangen hatte, müsste Auger sie bei seiner größeren Empfindlichkeit erst recht sehen.

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Doch die Antwort fiel ernüchternd aus: In mehr als einem Jahrzehnt Daten fand das Observatorium gerade einmal ein Ereignis, das entfernt an die Anita-Signale erinnerte. Zu wenig, um als Beleg für neue Physik zu gelten. Die Forscher schließen daraus: Falls Anita tatsächlich etwas Ungewöhnliches gemessen hat, war es mit großer Wahrscheinlichkeit ein statistischer Zufall oder ein bisher unerkannter Störeffekt.

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Einige Theorien versuchen, die Signale mit sogenannten Tau-Neutrinos zu erklären, einer seltenen Variante, die in der Lage ist, sich nach der Wechselwirkung mit Materie zu regenerieren. Doch auch diese Hypothese hat ein Problem: Die registrierten Winkel sind viel zu steil. „Tau-Neutrinos würden eher in flachen Winkeln auftreten, maximal fünf Grad unter dem Horizont“, erklärt Wissel. „Aber hier waren es 30 Grad. Da ist einfach zu viel Erde im Weg.“

Neue Hoffnung über dem Eis

Eine Antwort auf die Anita-Anomalie gibt es bis heute nicht. Doch ein neues Experiment soll bald Klarheit bringen: PUEO, der „Payload for Ultrahigh Energy Observations“, soll ab Dezember erneut den antarktischen Himmel durchstreifen. Zehnmal empfindlicher als Anita, könnte PUEO entweder die Signale bestätigen oder das Kapitel endgültig schließen.