El descubrimiento del neutrino cósmico de mayor energía "abre una nueva ventana de observación del Universo"

Hace justo dos años, dos telescopios submarinos (del proyecto "KM3NeT") detectaron en las profundidades del mar Mediterráneo un objeto extraordinario: un neutrino con una energía estimada de unos 220 millones de billones de electronvoltios.

Tras analizar este descubrimiento de forma muy precisa durante meses, un equipo de científicos de Europa y Estados Unidos acaba de demostrar que este es el neutrino más energético jamás observado hasta ahora por los seres humanos.

Además, esta es la primera prueba que demuestra que en el Universo se producen neutrinos de tan altas energías, según los resultados de esta investigación histórica que publica este miércoles la revista Nature.

Los neutrinos son la segunda partícula más abundante en el Universo (después de los fotones), pero casi no tienen masa y su débil interacción con la materia hace que sea muy difícil detectarlos y, además, se necesitan telescopios muy grandes.

Hallazgo histórico

El evento detectado fue identificado como un único "muón" que atravesó todo el equipo detector, generando señales en más de un tercio de los sensores activos de este telescopio de neutrinos.

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"Esta primera detección de un neutrino de 'ultraalta' energía abre un nuevo capítulo en la astronomía y una nueva ventana de observación del Universo", asegura Paschal Coyle, el portavoz de este proyecto internacional e investigador del Centro de Física de Partículas de Marsella, Francia.

Origen de los neutrinos

El universo de alta energía es el reino de los eventos cataclísmicos, como la acumulación de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias, las explosiones de supernovas y los estallidos de rayos gamma, todos ellos aún no totalmente comprendidos.

Estos poderosos aceleradores cósmicos generan corrientes de partículas llamadas rayos cósmicos y algunos de ellos pueden interactuar con la materia para producir neutrinos y fotones.

Además, durante el viaje de los rayos cósmicos más energéticos a través del Universo, algunos también pueden también interactuar con los fotones de la radiación de fondo de microondas cósmica y, de este modo, son capaces de producir neutrinos extremadamente energéticos.

Partículas misteriosas

Los neutrinos son una de las partículas elementales más misteriosas, porque no tienen carga eléctrica, casi ninguna masa e interactúan muy débilmente con la materia.

Sin embargo, son importantes para la ciencia, porque son una especie de "mensajeros cósmicos" que aportan información única sobre los mecanismos implicados en los fenómenos más energéticos del cosmos y, "por otra parte, permiten explorar los confines más lejanos del Universo", como explica Rosa Coniglione, investigadora del Instituto Nacional de Física Nuclear INFN de Italia.

El telescopio de neutrinos KM3NeT sigue en fase de construcción y es una gigantesca infraestructura de aguas profundas distribuida en dos detectores ARCA y ORCA. En su configuración final, KM3NeT ocupará un volumen de más de un kilómetro cúbico. KM3NeT utiliza agua de mar como medio de interacción de los neutrinos.

"Para determinar la dirección y la energía de este neutrino fue necesaria una calibración precisa del telescopio y sofisticados algoritmos de reconstrucción de trayectorias", subraya Aart Heijboer, director de física y software de KM3NeT en el momento de la detección e investigador del Instituto Nacional Nikhef de Física Subatómica (Países Bajos).

El detector KM3NeT/ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) se dedica principalmente al estudio de los neutrinos de más alta energía y sus fuentes en el Universo. Está situado a 3450 m de profundidad, a unos 80 km de la costa de Portopalo di Capo Passero, en Sicilia.

Sin embargo, a partir de este único neutrino es difícil llegar a conclusiones sobre su origen. Las futuras observaciones se centrarán en detectar más eventos de este tipo para obtener una imagen más clara. En este telescopio de neutrinos trabajan a más de 360 científicos, ingenieros y técnicos de 68 instituciones de 21 países de todo el mundo.