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Los astrónomos han descubierto un neutrino de alta energía, que algunos han denominado una "partícula fantasma", a través de un telescopio submarino, el Telescopio de Neutrinos de Kilómetro Cúbico, o KM3NeT. El descubrimiento, realizado antes de lo previsto para la construcción del telescopio, avanza nuestra comprensión del universo y los objetos fantasmales que lo atraviesan.
Un evento cósmico alucinante: cómo los científicos detectaron esta partícula fantasmal
En las costas de Sicilia, el 13 de febrero de 2023, en un 20 por ciento construido pero incompleto de Investigación de Astropartículas con Cósmicos en el conjunto Abyss de KM3NeT, apareció una señal inesperada. A pesar de tener un 20 por ciento de construcción, la variedad registró el paso de muones a través de los detectores en microsegundos. A partir de sus datos, 120 peta-electrón-voltio (PeV) de energía en el muón significaba, por lo tanto, que el neutrino de origen tenía energías de 220 PeV, 30 veces mayores que cualquiera de las registradas.
Este extraordinario fenómeno fue descubierto en la principal revista científica Nature, que llamó la atención sobre él. El descubrimiento es posible gracias a la configuración única de los KM3NeT, dos conjuntos de detectores en el lecho del Mediterráneo. El conjunto ARCA, por ejemplo, está diseñado para reconocer neutrinos de alta energía producidos por fuentes extraterrestres (otra fuente de alta energía).
Por qué los neutrinos se llaman "partículas fantasma" y por qué son importantes
Los neutrinos son probablemente las partículas más misteriosas del mundo. Los neutrinos no tienen cargas eléctricas, no pesan prácticamente nada y solo interactúan débilmente con la materia. Por lo tanto, su descubrimiento es prácticamente inconcebible. Si 10 billones de neutrinos criados por el Sol entran en nuestro mundo, se supone que solo uno interactuará con un átomo y producirá una respuesta observable, según sugieren las estimaciones de los científicos. La fantasmalidad de los neutrinos es responsable de su apodo.
Paschal Coyle, científico residente del Centro de Investigación Científica y representante oficial de KM3NeT, habló en nombre de la función de los neutrinos en nuestro mundo. "Los neutrinos son lo más cercano a la nada que es posible imaginar", dejó claro Coyle en declaraciones a la prensa. "Pero contienen la clave para ver completamente cómo funciona el universo".
Dos aspectos de este muón, y por extensión su neutrino padre, los hacen de especial interés. La primera son sus energías, que significan fuentes extraterrestres. La segunda es en qué dirección, debido a dónde a la vista, pero por debajo del horizonte, probablemente haya buenas perspectivas de que el neutrino haya interactuado con un átomo en aguas profundas cercanas.
¿Podría esta partícula provenir de una estrella moribunda? Las posibles fuentes
En un comunicado de prensa oficial, Rosa Coniglione, de KM3NeT, explicó por qué este descubrimiento es vital. "Los neutrinos se encuentran entre las partículas básicas más misteriosas. Sin carga eléctrica, efectivamente sin peso, y solo interacciones débiles en la materia. Mensajeros espaciales especiales, que cuentan historias especiales sobre los mecanismos detrás de los eventos más violentos y nos permiten acceder a los rincones más profundos del espacio".
Si bien se desconoce la fuente del neutrino, existe un argumento para proponer que emana de una fuente cataclísmica como un estallido de rayos gamma, un agujero negro masivo en acreción o una supernova. La última fuente posible son los rayos cósmicos ultrarelativistas que interactúan con los protones en el fondo cósmico de microondas para producir lo que de otro modo sería un "neutrino cosmogénico".
Estos candidatos potenciales son algunos de los objetos más poderosos del universo y pueden acelerar partículas de ultra alta energía. El descubrimiento de un neutrino de ultra alta energía ofrece información especial sobre tales eventos en el espacio y sus mecanismos de generación.
¿Qué sigue? El futuro de la investigación de neutrinos parece prometedor.
El KM3NeT está en pañales. El descubrimiento se produjo mientras solo se ejecutaba en una pequeña fracción de la capacidad diseñada. A medida que pasa el tiempo y seguimos teniendo un número cada vez mayor de líneas de detección en funcionamiento, los científicos esperan que este artículo sea solo el comienzo de varios de estos avances. El DUNE, que lleva varios años en funcionamiento, también está a punto de unirse a la empresa.
La finalización del KM3NeT instrumentado para 230 líneas de detectores permitirá una mayor sensibilidad y capacidad de observación. Tal sensibilidad y capacidad son posibles al observar más de los eventos más poderosos en el universo y comprenderlos mejor.
La detección de un neutrino de ultra alta energía por el KM3NeT es crucial en la física de partículas y en nuestra comprensión del espacio. Además de las capacidades del telescopio de neutrinos submarinos, el descubrimiento es una evidencia y nos muestra nuevas formas de validar eventos extremos en el espacio. A medida que los científicos desentrañan los misterios que rodean a los neutrinos, se avecinan avances en futuros descubrimientos, y la luz brillará sobre el universo oculto.
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