En el fondo del mar Mediterráneo, a 3.500 metros bajo la superficie, un sensor de alta tecnología fue atravesado por una partícula subatómica con una energía extraordinaria. Durante meses, los científicos pensaron que se trataba de un error de medición, ya que el detector debía estar mal calibrado. Sin embargo, ahora se ha confirmado que el evento realmente ocurrió.
13 de febrero de 2023. La red europea KM3NeT, que había instalado apenas el 10% de sus telescopios submarinos ARCA, detectó un fogonazo. En la noche del 13 de febrero (a la 1:16:47 UTC), más de un tercio de los 21 sensores situados a 80 km de la costa de Sicilia se iluminaron, registrando más de 28.000 fotones.
El evento, denominado KM3-230213A, correspondía a un muón que atravesó el detector casi en horizontal con una energía de 220 petaelectronvoltios, lo que equivale a 100 millones de veces la energía de los fotones de la luz visible. Este fogonazo fue 30 veces más energético que el neutrino de mayor energía detectado anteriormente, superando las energías alcanzadas en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.
Un poco de contexto. Para entender la magnitud de este descubrimiento, es importante hablar de los neutrinos. Apodados “partículas fantasma” debido a que no tienen carga eléctrica, su masa es casi nula y apenas interactúan con la materia. Actualmente, miles de millones de neutrinos provenientes del Sol y de otros rincones del universo están atravesando nuestro propio cuerpo sin que lo notemos.
Esta naturaleza esquiva los convierte en los mensajeros cósmicos perfectos. A diferencia de los rayos cósmicos (que son partículas cargadas), los neutrinos no son desviados por los campos magnéticos. Viajan en línea recta desde su punto de origen, llevando información sobre los eventos más violentos y energéticos del universo: agujeros negros supermasivos, explosiones de supernovas o estallidos de rayos gamma.
Los verdaderos cazafantasmas. El desafío con los neutrinos es atraparlos, y aquí entra en juego el KM3NeT (Kilometre Cube Neutrino Telescope), un observatorio en construcción bajo el Mediterráneo. No es un telescopio tradicional, sino una infraestructura submarina que utiliza el propio mar como detector, consistente en una red de líneas verticales ancladas al lecho marino, equipadas con miles de módulos ópticos digitales.
Ocasionalmente, un neutrino choca con una molécula de agua, produciendo otras partículas, como el muón, que viaja más rápido que la luz en el agua. Este fenómeno genera un destello de luz azulada conocido como radiación Cherenkov. Los sensores del KM3NeT capturan este brillo y, analizando el tiempo y la intensidad de la luz, los científicos pueden reconstruir la dirección y la energía del neutrino original.
Un neutrino récord. Tras un año de análisis, KM3NeT confirmó lo que parecía imposible: la detección del neutrino más energético jamás observado. Un muón con una energía de 220 PeV atravesó el detector como una bala de cañón el 13 de febrero de 2023. Su trayectoria casi horizontal fue clave para descartar que se tratara de “ruido de fondo”, como los muones atmosféricos generados por la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre.
Una partícula de este tipo no podría haber atravesado cientos de kilómetros de roca y agua para llegar al detector desde arriba. La única explicación plausible es que un neutrino de energía aún mayor llegó desde el cosmos, interactuó cerca del detector y generó el muón que fue detectado. El hallazgo, publicado en la revista Nature, se acerca a uno de los eventos más extremos documentados. Sin embargo, nadie sabe de dónde provino.
En busca de la fuente. Detectar la partícula fue la parte sencilla. Ahora, los científicos deben averiguar su origen. Apuntaron sus antenas en la dirección de la que provenía el neutrino y escanearon el cielo en busca de algún evento cataclísmico que pudiera haberlo generado. Revisaron catálogos de rayos gamma, rayos X y ondas de radio en busca de blázares (galaxias con agujeros negros supermasivos que lanzan chorros de materia hacia nosotros) o cualquier otro fenómeno transitorio.
El resultado: no encontraron una fuente clara. Aunque la dirección apunta a una región del cielo con varios candidatos, ninguno de los blázares conocidos en la zona encaja a la perfección. Según los investigadores del proyecto, probablemente se trate de una fuente extragaláctica, aunque su posición cercana al plano de la Vía Láctea no descarta por completo la posibilidad de que provenga de nuestra propia galaxia.
Hagan sus apuestas. Con participación española a través de la Universidad de Granada y el IFIC de Valencia, el análisis de datos presenta dos hipótesis principales. Por un lado, un acelerador cósmico desconocido, como un núcleo galáctico activo o un estallido de rayos gamma que aún no ha sido identificado.
Por otro lado, existe la posibilidad más exótica y emocionante: un neutrino cosmogénico. El destello pudo ser el resultado de la interacción de un rayo cósmico de ultra-alta energía (partículas que viajan por el universo con energías extremas) con un fotón del fondo cósmico de microondas, el eco del Big Bang. Esto representaría la primera detección de un neutrino de este tipo.
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