En el pasado, los físicos de laboratorio se enfocaban en explorar la ciencia que los obsesionaba, estamos hablando del proyecto Poltergeist. Con este término y hablando específicamente de este proyecto nos referimos al estudio de una partícula elemental aún desconocida, clave para que el universo sea tal como lo conocemos, y que todos consideraban imposible de capturar.
Gracias a los avances secretos en los reactores de fisión nuclear del proyecto Manhattan, el equipo logró su objetivo. En 1956, enviaron una carta a Wolfgang Pauli, físico austriaco de origen judío que había escapado de los nazis, quien había predicho la existencia de esta partícula quince años antes. El mensaje, breve y directo, decía: «Nos complace informarle que definitivamente hemos detectado neutrinos».
Este fue el inicio de una fascinante saga científica dedicada a entender esta partícula, la segunda más abundante en el universo después del fotón, que constituye la luz. La investigación sobre el neutrino se impulsó gracias a gigantescos detectores construidos en minas subterráneas o enterrados bajo el hielo del Polo Sur. Este miércoles, una de estas instalaciones, ubicada a 3.500 metros bajo el agua en el fondo del Mediterráneo, registró el neutrino más energético jamás detectado. Con una energía aproximadamente 10.000 veces superior a la del mayor acelerador de partículas del mundo, el LHC, y unas 30 veces más que cualquier otro neutrino observado previamente, el descubrimiento ha sido una verdadera sorpresa, incluso para los propios científicos responsables del hallazgo.
“Es la partícula elemental con mayor energía que se haya observado jamás”, dijo Juande Zornoza, físico alicantino que actualmente lidera la participación española en el observatorio submarino KM3NeT.
Este neutrino ha alcanzado los 220 petaelectronvoltios, una cifra que la jerga científica califica como “extraordinaria”. Según un investigador del Instituto de Física Corpuscular, un centro conjunto del CSIC y la Universidad de Valencia, «el salto en la energía es tan considerable que sugiere que este neutrino podría haber sido generado por una fuente o mecanismo completamente nuevo». El descubrimiento, que se publica este miércoles en la prestigiosa revista Nature, es un avance significativo en la física de partículas.
El 13 de febrero de 2023, el detector ARCA, uno de los observatorios del KM3NET ubicado cerca de Sicilia, Italia, registró una partícula de altísima energía. Sus detectores, que parecen enormes collares de perlas desabrochados, están dispuestos sobre el fondo marino. Cada esfera actúa como un sensor que detecta el destello azul provocado por la radiación Cherenkov, un fenómeno que ocurre cuando una partícula supera la velocidad de la luz en el agua. La partícula observada era un muón, generado por la desintegración de un neutrino cerca del observatorio.
Este hallazgo marca un gran logro para el telescopio europeo, que, cuando esté finalizado en unos cinco años, se convertirá en el más potente del mundo. La instalación, cuyo costo total ronda los 350 millones de euros, sustituirá al actual líder en la investigación de neutrinos: el observatorio IceCube, situado en la Antártida, cuyos detectores están incrustados en el hielo.
Sin embargo, no sabemos nada de este neutrino, parece ser un verdadero misterio, e incluso se especula con la posibilidad de que proceda de algún lugar fuera de nuestra galaxia, tal vez de la Vía Láctea.
En 1934, Enrico Fermi denominó a los neutrinos para diferenciarlos de los neutrones, destacando su falta de carga y masa. Estas propiedades les permiten atravesar el universo durante miles de millones de años sin ser afectados, lo que los convierte en mensajeros cósmicos valiosos, capaces de proporcionar información sobre fenómenos extremos del universo, como los rayos cósmicos y el origen de la materia. Se cree que los neutrinos podrían ayudarnos a comprender el desequilibrio que ocurrió después de la gran inflación del universo, hace 13.800 millones de años.
El origen de este particular neutrino podría estar vinculado a un blázar, una galaxia con un agujero negro supermasivo que genera chorros de partículas aceleradas, o bien a la interacción de un rayo cósmico con la radiación remanente del Big Bang. Otra posibilidad más remota es que provenga de la desintegración de materia oscura, que constituye el 25% del universo. Los físicos comenzarán a estudiar estos orígenes en detalle.
El descubrimiento de este neutrino plantea también una pregunta: ¿cómo logró un detector como KM3NeT, aún en construcción, detectar una partícula tan energética cuando IceCube, un observatorio más potente, no lo había logrado en 10 años?
Carlos Pérez de los Heros, físico que trabaja en el proyecto IceCube, destaca la importancia del hallazgo, aunque advierte que se necesitan más datos para confirmar su relevancia. Hasta ahora, IceCube no había detectado neutrinos con más de 10 petaelectronvoltios, y este descubrimiento podría modificar ese límite.
El proyecto KM3NeT continúa desarrollándose en el Mediterráneo, con un equipo de 350 científicos de 16 países, incluido un grupo significativo de España. Con su futura capacidad de un kilómetro cúbico de espacio y más de 200 líneas operativas, el telescopio submarino podría ser la clave para descubrir nuevos secretos sobre los neutrinos, alejándose de los detectores tradicionales basados en reactores nucleares.
