Detectado el neutrino cósmico más energético jamás observado: ¿qué es y cómo nos ayudará a entender el Universo?

GinebraInvestigadores de la colaboración europea KM3NeT han detectado el neutrino más energético que nunca se haya observado. La observación tuvo lugar el 13 de febrero en el detector ARCA, un potente telescopio de neutrinos situado en las profundidades del mar Mediterráneo. Los resultados, publicados este miércoles en la revista Nature, son la primera evidencia de que neutrinos tan energéticos se pueden producir en el Universo. Estas partículas son muy ligeras, sin carga, e interaccionan muy poco con la materia. Aunque son la segunda partícula más abundante del Universo, las características de los neutrinos hacen que detectarlos sea muy complicado y que para estudiarlos detalladamente sea necesaria tecnología muy avanzada. El descubrimiento supone un paso importante en la comprensión de los fenómenos más energéticos del cosmos.

"KM3NeT ha empezado a sondear un rango de energías en el que los neutrinos se podrían originar debido a fenómenos astrofísicos extremos", declara Paschal Coyle, portavoz de la colaboración KM3NeT e investigador del Centro Nacional de Investigaciones Científicas (CNRS) francés, que añade:

El origen de esta partícula está aún por determinar, aunque los investigadores se plantean dos posibles explicaciones. La primera es que el neutrino en cuestión se generara a causa de uno de los eventos más energéticos del Universo, como son las explosiones de supernovas o los agujeros negros supermasivos. Otra posibilidad es que se generara después de la colisión de un rayo cósmico con la radiación de fondo de microondas, el remanente que llena todo el Universo desde que era muy joven.

Un detector en el fondo marino

Cada segundo miles de millones de neutrinos provenientes del Sol atraviesan nuestro cuerpo, pero casi la totalidad lo hacen sin interaccionar con él. Para detectarlos se requiere una tecnología muy sensible.

El telescopio de neutrinos KM3NeT, que pese a la detección todavía se encuentra en fase de construcción, está distribuido en dos detectores, ARCA y ORCA, situados bajo el agua cerca de Sicilia y en la costa del Mediterráneo francés, respectivamente. Cada uno de ellos está compuesto por un centenar de detectores esféricos anclados en el fondo marino a una profundidad de unos 2.500 metros, formando un arreglo circular de más de 200 metros de diámetro. Situar los detectores de neutrinos debajo del grosor del océano permite filtrar gran parte de la radiación cósmica, lo que permite tener mayor sensibilidad y mayor precisión en las observaciones.

En realidad, la partícula detectada fue un muón, una partícula similar a un electrón pero unas doscientas veces más masiva. Al atravesar el agua, el muón genera una luz azulada llamada radiación de Cherenkov, que incide sobre los detectores. El ángulo de inclinación y la energía con la que se observó el muón hacen pensar que se generó a consecuencia de la interacción de un neutrino cósmico con el agua marina en las proximidades del detector.

La colaboración KM3NeT reúne a más de 360 ​​científicos, ingenieros y técnicos de 68 instituciones situadas en 21 países. "La detección de este evento es el resultado de un trabajo colaborativo internacional", explica Miles Lindsey Clark, directora de proyectos de KM3NeT en el momento de la detección. Entre los colaboradores se encuentran el Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de Valencia, el CSIC y el LAB de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC).

Portadores de información "invisible"

"Los neutrinos son mensajeros cósmicos especiales. Nos aportan información esencial sobre los mecanismos involucrados en los fenómenos más energéticos que nos permite explorar los rincones más profundos del Universo", explica Rosa Coniglione, portavoz de la colaboración KM3NeT e investigadora del Instituto de Investigación Nuclear Italiano.

Eventos como las colisiones de agujeros negros, las explosiones de supernovas y los estallidos de rayos gamma son fenómenos todavía muy desconocidos. Todos estos fenómenos generan grandes flujos de rayos cósmicos, que viajan por todo el Universo produciendo grandes cantidades de fotones y neutrinos. Por ello, tanto los astrofísicos como los físicos de partículas están muy interesados ​​en el estudio detallado de estas partículas. Los neutrinos, tan elusivos, podrían tener la clave para responder a muchas de las cuestiones abiertas sobre el mundo subatómico y la cosmología, como por qué en nuestro Universo hay más materia que antimateria.

Entender el universo "invisible"

Las futuras observaciones se centrarán en detectar más eventos como estos para construir un mapa más preciso del Universo. Así, el telescopio KM3NeT aumentará su sensibilidad para detectar más fuentes de neutrinos cósmicos.

Descubrimientos como el que recientemente ha realizado la colaboración KM3NeT aportan información esencial para entender el origen preciso de estos neutrinos cósmicos. El objetivo de los astrofísicos es que los neutrinos se conviertan en uno de los canales fundamentales de lo que se conoce como astronomía multimensaje, que combina información proveniente de diferentes fuentes que permitan entender en profundidad los mecanismos que gobiernan el funcionamiento interno de nuestro Universo.