Un equipo internacional de investigadores ha logrado un hito en la astronomía de neutrinos al detectar la partícula de mayor energía jamás observada. El hallazgo, publicado en la revista Nature, ha sido posible gracias al detector submarino KM3NeT, ubicado en el fondo del mar Mediterráneo.
Detección del neutrino en las profundidades del Mediterráneo
El 13 de febrero de 2023, el detector ARCA, parte del experimento KM3NeT, registró un evento extraordinario: un neutrino con una energía estimada en 220 PeV (220.000 billones de electronvoltios), superando con creces la potencia de las partículas generadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. Este suceso, identificado como KM3-230213A, representa la primera evidencia directa de la existencia de neutrinos de tan alta energía en el universo, aunque su origen aún es desconocido.
El fenómeno fue captado por más de un tercio de los sensores del detector. «KM3NeT ha comenzado a explorar un rango de energía y sensibilidad donde los neutrinos detectados pueden ser producidos en fenómenos astrofísicos extremos. Esta primera detección de un neutrino de cientos de PeV abre un nuevo capítulo en la astronomía de neutrinos y una nueva ventana de observación del universo», explicó Paschal Coyle, portavoz del experimento en el momento de la detección e investigador del Centro de Física de Partículas IN2P3/CNRS de Marsella, Francia.
Misteriosos mensajeros del cosmos
Los neutrinos son partículas fundamentales extremadamente difíciles de detectar debido a su ausencia de carga eléctrica y su interacción casi nula con la materia. Sin embargo, estas características los convierten en herramientas únicas para estudiar los eventos más violentos del universo, como agujeros negros supermasivos, explosiones de supernovas y estallidos de rayos gamma.
«Los neutrinos son mensajeros cósmicos especiales, que nos proporcionan información única sobre los mecanismos involucrados en los fenómenos más energéticos y nos permiten explorar los confines más lejanos del universo», indicó Rosa Coniglione, portavoz adjunta de KM3NeT e investigadora del Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) de Italia.
Tecnología puntera en las profundidades del mar
Para captar estos eventos extraordinarios, KM3NeT emplea un sistema de detección basado en la luz Cherenkov, un resplandor azul que se genera cuando partículas ultra-relativistas atraviesan el agua del mar. Actualmente, este telescopio submarino se encuentra en fase de expansión, lo que mejorará su capacidad para detectar y analizar neutrinos cósmicos.
Aunque el origen del neutrino detectado aún es incierto, los investigadores plantean dos hipótesis: podría proceder directamente de un potente acelerador cósmico o ser el primer indicio de un neutrino cosmogénico, generado en las interacciones de rayos cósmicos con la radiación de fondo de microondas. «Basándonos en un solo neutrino, es difícil llegar a conclusiones definitivas. Sin embargo, futuras observaciones nos permitirán construir una imagen más clara», señalan los científicos de la colaboración KM3NeT.
Participación española en el proyecto
En el desarrollo de KM3NeT han participado numerosos grupos de investigación españoles, como el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, y la Unidad Mixta del Instituto Español de Oceanografía del CSIC y la Universitat Politènica de València, el IGIC de la Universitat Politècnica de València; la Universidad de Granada; y el LAB de la Universitat Politècnica de Catalunya. Juan de Dios Zornoza Gómez, coordinador de los grupos españoles en KM3NeT, destaca la importancia de este hallazgo: «Los investigadores españoles han desempeñado un papel clave en la construcción del detector y en la interpretación de los datos. Además, trabajan en la astronomía multimensajero, la búsqueda de materia oscura y el estudio de oscilaciones de neutrinos».
La investigación ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, así como por programas europeos y regionales (Generalitat Valenciana y Junta de Andalucía). Con la expansión del telescopio, se espera que en los próximos años se puedan realizar descubrimientos aún más impactantes en el campo de la astronomía de neutrinos.
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