Una sola partícula, casi intangible, ha desafiado los límites del conocimiento humano. Es un Neutrino de muy alta energía, capturado por primera vez por el nuevo detector submarino de KM3NetEn las profundidades del Mediterráneo. Su hallazgo no solo demuestra que el instrumento funciona perfectamente, sino que también abre una nueva ventana a los fenómenos más extremos y misteriosos del cosmos.
En palabras del Astrónomo Neutrinos Naoko Kurahashi Neilson, de la Universidad de Drexel en Pensilvania, “que, en sí mismo, ha sido suficiente para comenzar una nueva era en la astronomía de Neutrinos”.
¿Cuál es la partícula “imposible” que cruzó la tierra y desafió todo lo que sabemos sobre el universo?
El neutrino detectado cruzó toda la tierra sin estremecerse, como un fantasma que cruzaba una pared. Su energía era tan alta, alrededor de 220 Petaelectronvolts (PEV), más de 15 veces que el acelerador de partículas más potente del mundo puede producir, que Su mera existencia desconcierta a la comunidad científica.
“Fue realmente sorprendente”, dice Rosa Coniglione, investigadora del Instituto Nacional de Física Nuclear en Italia.
Y no es por menos. Los neutrinos, esas partículas casi sin masa que rara vez interactúan con la materia, son notoriamente difíciles de estudiar. “Incluso hoy en día, los neutrinos son especialmente difíciles de estudiar en experimentos”dice Carlos Argüelles-Delgado, físico de la Universidad de Harvard. “Los neutrinos son una de las partículas más misteriosas en la tabla periódica de la física de partículas, conocida como el modelo estándar”.
Detectar tal enérgico es como encontrar una gota en el océano: ocurre quizás una vez al año por kilómetro cúbico de detector. Y eso es precisamente lo que KM3Net hizo desde las profundidades del mar. “¿Cómo es posible que un detector más pequeño, después de un período de tiempo tan corto, detecte el más extraño de todos, el neutrino de mayor energía?” Kurahashi Neilson se pregunta.
KM3NET es un enorme telescopio neutrino instalado en las profundidades del mar Mediterráneo, frente a la costa de Francia. Allí, más de dos kilómetros debajo de la superficie, una matriz de sensores de luz espera pacientemente el flash débil que un neutrino produce cuando, muy raramente, choca con una molécula de agua.
“Cuando intenté observar este evento por primera vez, mi programa falló”Recuerde Paschal Coyle, físico en el Centro de Física de Partículas Marsella. Pero finalmente, el análisis conjunto con los datos del Observatorio de IceCube, otro detector gigantesco instalado en el hielo antártico, permitió confirmar que el evento fue real. Y no solo real: fue excepcional.
“He estado esperando el comienzo de KM3NET durante mucho tiempo”, celebra Ryan Nichol, físico del University College de Londres. “Este evento muestra que su detector funciona perfectamente. Puede hacer mucho más con dos detectores que con uno. Podemos medir fuentes simultáneas y recopilar datos más rápidamente”.
El neutrino detectado no vino del sol, ni de ninguna supernova cercana. Según los datos, vino de las profundidades del cosmos, Probablemente generado por un evento extremadamente enérgico: un agujero negro supermasivo, un blazar o incluso una fuente aún desconocida. Pero su origen exacto sigue siendo un enigma.
“¿Cómo está el universo violento? Realmente no lo sabemos”, dice Kurahashi Neilson. “Es muy posible que haya una estrella oscura o una galaxia que solo se pueda ver en neutrinos”.
La primera hipótesis dirigida a una posible relación con un tipo especial de rayos cósmicos llamados neutrinos cosmogénicos, predicha durante décadas pero nunca se observó directamente. “Es una posibilidad muy emocionante”, dice Shirley Li, física de partículas de la Universidad de California, Irvine. “Este flujo ha sido predicho [cosmogénico] para siempre. Esto debe suceder, pero nunca se ha detectado. “
Sin embargo, la teoría no convence a todos los expertos. Para Glennys Farrar, Física de partículas de la Universidad de Nueva York, esta posibilidad está completamente descartada. “Si realmente hay 220 PEV, debe haber una población adicional [de fuentes de neutrinos]”, Dice. Es decir, algún tipo de objetos cósmicos aún desconocidos que los están generando.
“Estas fuentes adicionales podrían ser simplemente versiones más extremas de las fuentes que IceCube ya detecta”, dice Li. “Realmente no sabemos cómo funciona un blazar”.
El neutrino capturado por KM3Net es más que un hallazgo aislado. Es una pieza nueva en un rompecabezas cósmico que apenas comenzamos a entender. “Una mayor energía, hay menos neutrinos”, explica Argüelles-Delgado. “Por lo tanto, si se buscan neutrinos de mayor energía, es necesario construir detectores muy grandes, tan grandes que no pueden fabricarse con materiales artificiales”.
Es por eso que se necesitan instrumentos colosales como KM3NET o ICECUBE, que usan el planeta en sí como un escudo y media detección. “Estamos 100 % seguros de que [los neutrinos] Tienen una masa ”, dice Ryan Nichol. Y si también serán su propia antipartícula, como se afirma por una hipótesis que está en espera de verificar, Podrían responder una de las grandes preguntas cosmológicas: ¿por qué el universo está hecho de materia y no antimateria? “Si los neutrinos son su propia antipartícula, eso podría explicar dónde todo el antimateria del universo primitivo”, agrega Nichol.
Pero, como reconoce Argüelles-de Lelgado, los avances no son tan rápidos como deberían. “Ahora solo sabemos sobre ellos en las grandes conferencias”, lamenta. “Es difícil saber qué está sucediendo, lo cual es una pena”.
Neutrinos, esas partículas casi imposibles están comenzando a hablar. Surversas de estrellas distantes, explosiones titánicas y misterios aún sin nombre, viajes miles de millones de años de luz para encontrarse con sensores sumergidos en hielo o mar.
Hoy, un solo neutrino tiene alarmas, análisis e imaginación científica en todo el mundo. Porque si hay algo que estos mensajeros invisibles nos están enseñando, es que el universo todavía tiene muchos secretos que revelar. Y ahora, más que nunca, tenemos cómo escucharlos.
