Detectan el neutrino más energético jamás registrado en un telescopio submarino
El 13 de febrero de 2023, un neutrino de origen cósmico con una energía sin precedentes fue detectado por el telescopio submarino KM3NeT, que se está construyendo en el mar Mediterráneo, cerca de Sicilia. Este hallazgo, publicado recientemente en la revista Nature, representa la primera evidencia de que el universo puede generar neutrinos con niveles de energía extremadamente altos, abriendo una nueva era en la astronomía de partículas.
El neutrino detectado tenía una energía 10.000 veces superior a la que pueden generar los aceleradores de partículas más potentes, como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN. Esta partícula atravesó el universo hasta llegar a la Tierra y fue registrada por el detector ARCA, una de las partes fundamentales del telescopio submarino KM3NeT.
El hallazgo fue presentado en una rueda de prensa por Paschal Coyle, investigador del Centro de Física de Partículas de Marsella y coordinador del proyecto en el momento de la detección. "Esta primera detección de un neutrino de 'ultraalta' energía abre un nuevo capítulo en la astronomía y una nueva ventana de observación del Universo", destacó Coyle.
Los neutrinos son partículas subatómicas que interactúan mínimamente con la materia, lo que les permite viajar distancias cósmicas sin ser absorbidos ni desviados por campos magnéticos. Se estima que 100 billones de neutrinos atraviesan nuestro cuerpo cada segundo sin que lo notemos, gracias a esta característica se ha ganado el apodo de "partícula fantasma".
Dado que pueden provenir de eventos cósmicos extremos como explosiones de supernovas, agujeros negros supermasivos o rayos gamma, su detección ayuda a comprender procesos astrofísicos inaccesibles para los telescopios ópticos convencionales. Sin embargo, debido a su baja interacción con la materia, los neutrinos son muy difíciles de detectar.
El telescopio KM3NeT no detecta neutrinos directamente, sino los efectos de su interacción con otras partículas. En este caso, el detector registró un muón con una energía de 120 petaelectronvoltios (PeV), el cual generó un destello de 28.000 fotones de luz azulada mientras atravesaba el agua a gran profundidad.
“Mi programa informático se colgó; no había previsto que tendría que gestionar tantos fotones”, recordó Coyle sobre el impacto de la detección. Este suceso marcó un récord en la historia de la astronomía de neutrinos.
Los científicos analizaron la región del cielo de la que provenía el neutrino, pero debido a que en ese momento el telescopio solo tenía 21 de las 230 columnas de sensores previstas para 2028, no pudieron determinar su origen con precisión.
Damien Dornic, otro de los investigadores del proyecto, explicó que el neutrino probablemente proviene de fuera de nuestra galaxia. Entre las posibles fuentes se encuentran:
1. Agujeros negros supermasivos en núcleos galácticos activos
2. Explosiones de supernovas
3. Estallidos de rayos gamma
Estos fenómenos de gran magnitud en el universo generan corrientes de partículas conocidas como rayos cósmicos. Algunos de estos rayos cósmicos tienen la capacidad de interactuar con la materia, lo que resulta en la producción de neutrinos.
Otra posible fuente de su origen es la interacción entre la radiación de fondo del universo y los rayos cósmicos. Este fenómeno ocurre cuando partículas de alta energía, como protones y núcleos atómicos, viajan a través del espacio y colisionan con la radiación de fondo cósmico de microondas (CMB, por sus siglas en inglés), que es un remanente del Big Bang y permea todo el universo. Cuando un rayo cósmico de alta energía impacta con un fotón de esta radiación de fondo, puede desencadenarse un proceso conocido como "interacción de fotones". Esta interacción puede dar lugar a la creación de nuevas partículas, como neutrinos y otros tipos de fotones.
El futuro de la astronomía de neutrinos
Cuando KM3NeT esté completamente operativo, los investigadores podrán rastrear con mayor precisión la dirección de los neutrinos de ultra alta energía y su fuente. Además, planean establecer un sistema de alerta global que, en menos de un minuto, informará a telescopios de todo el mundo para que apunten a la zona del cielo de la que proviene cada neutrino detectado.
“La historia muestra que, cuando abres una nueva ventana de observación, nunca sabes lo que vas a encontrar”. “Los neutrinos son tan misteriosos que hay buenas posibilidades de encontrar algo inesperado", afirmó Coyle, resaltando el potencial de este nuevo enfoque astronómico.
El KM3NeT, además del detector ARCA enfocado en neutrinos de alta energía, cuenta con el detector ORCA, que estudiará las propiedades fundamentales de los neutrinos. Este segundo detector se está instalando a 2.450 metros de profundidad en el Mediterráneo, cerca de Toulon, Francia.
El proyecto es una colaboración internacional con 68 instituciones científicas de 21 países, incluyendo a España, que participa a través de varias universidades y centros de investigación como el Instituto de Física Corpuscular (CSIC), la Universitat Politècnica de València, la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y la Universidad de Granada, entre otros. @mundiario
