En el fondo del Mediterráneo, a más de 3.500 metros de profundidad y al sureste de Sicilia, está en plena construcción el observatorio de partículas cósmicas ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), una suerte de bosque de detectores sujetos a ‘cuerdas’ … fuertemente atadas al fondo marino. Y a pesar de no estar aún terminado, ese nuevo observatorio acaba de detectar algo que los investigadores han calificado de ‘fantástico’: el neutrino más energético de todos los que la ciencia ha podido observar hasta ahora.
La existencia de estos neutrinos de energía ultra alta, diminutas partículas que viajan casi a la velocidad de la luz, no se conoció hasta hace aproximadamente una década, y los científicos creen que son ‘mensajeros’ que transportan información sobre algunos de los eventos más catastróficos y violentos del Universo, como la fusión de enormes agujeros negros en galaxias muy distantes.
Por eso, la intervención del físico Joao Coelho, del Laboratorio de AstroPartículas y Cosmología de París, sorprendió a todos el pasado 18 de junio durante la conferencia Neutrino 24, celebrada en Milán. Porque ese neutrino en concreto, dijo Coelho «destaca muy por encima de todos los demás».
Sin embargo, y probablemente para no alertar a posibles competidores, el investigador no quiso revelar la procedencia exacta de la extraordinaria partícula, ni tampoco el momento en que se produjo la observación, pero prometió que tanto esos como los demás detalles se revelarán «pronto» en un próximo artículo.
Un bosque de cuerdas en el fondo del mar
ARCA es el componente más grande de un observatorio de neutrinos llamado ‘Telescopio de Neutrinos de Kilómetros Cúbicos’ (KM3NeT), que también incluye un conjunto de detectores frente a Toulon, Francia y que está siendo construido por una colaboración en la que participan varios países europeos junto con Marruecos, Sudáfrica, Australia, Georgia, China y Emiratos Árabes Unidos.
ARCA, que actualmente consta de 28 ‘cuerdas’ lleva recopilando datos desde mediados de la década de 2010, aunque el plan previsto prevé que esas cuerdas lleguen a ser 230 para el año 2028. Cada una de ellas tiene 800 metros de largo y está ‘adornada’ con 18 unidades detectoras, la mitad de ellas formadas por esferas de plexiglás de un metro de ancho llenas de ‘detectores de luz’, cada uno de los cuales solo puede detectar un puñado de fotones.
La mayor parte de la luz detectada por ARCA procede de partículas de rayos cósmicos altamente energéticos que, al golpear la atmósfera terrestre, producen cascadas de otras partículas subatómicas cargadas eléctricamente. Estas ‘lluvias’ pueden viajar en el agua durante muchos kilómetros y dejar débiles destellos de luz, que ARCA está diseñado para detectar.
Pero el observatorio también puede detectar luz de otros tipos de partículas, incluidos los neutrinos. Es decir, que no ‘ve’ los neutrinos directamente, sino las partículas que éstos producen al golpear una molécula (de aire, agua o roca). Esas partículas secundarias, llamadas muones, producen a su vez una lluvia de otras partículas cargadas a medida que avanzan a través del detector. Los neutrinos son tan livianos que pueden atravesar de parte a parte planetas como la Tierra como si no existieran, por lo que las lluvias de partículas que producen en sus escasas colisiones pueden proceder de cualquier dirección, incluso del suelo, mientras que las cascadas de partículas que se forman a partir de los rayos cósmicos suelen proceder de la atmósfera. Por lo tanto, cuando ARCA detecta una lluvia que viene de arriba, puede ser difícil determinar si la fuente es o no un neutrino, pero las lluvias que son horizontales o que ‘vienen de abajo’ tienen muchas más papeletas para serlo.
Sin embargo, la propia Tierra actúa como una especie de barrera para los neutrinos más energéticos, los de medio petaelectronvoltio o más (un electronvoltio es la energía que adquiere un electrón al atravesar, en el vacío, una diferencia de potencial de un voltio), lo cual deja una franja de cielo alrededor del horizonte donde las partículas que rozan la Tierra pueden detectarse y distinguirse más fácilmente de los rayos cósmicos. Y es ahí, en esa estrecha región, donde resulta más fácil observar estos neutrinos de energía ultra alta.
Decenas de veces más potente
Durante su charla, Coelho aseguró que durante su observación más de un tercio de los sensores de ARCA habían detectado destellos consistentes con un muón que cruzaba horizontalmente el observatorio, producido por un neutrino que llegó desde aproximadamente un grado por debajo del horizonte. La partícula, según el investigador, tenía una energía descomunal, de muchas decenas de petaelectronvoltios, algo nunca visto y que la convertía, con mucha diferencia, en la más energética jamás detectada.
¿Pero qué evento cósmico pudo crear partículas con una energía semejante? ¿Se trata de algún proceso conocido o de algo aún más violento y que nadie ha visto jamás? A falta de más datos, no hay forma de saberlo. Lo único que se puede hacer, por ahora, es esperar a que Coelho se decida a publicar su artículo, con todos los detalles.
