Hallan posibles señales del universo ocultas en el fondo del océano

El océano profundo guarda secretos que científicos de todo el mundo intentan desentrañar. Recientemente, sensores instalados a gran profundidad en el mar Mediterráneo han detectado el neutrino más energético jamás registrado. Los neutrinos por definición son partículas extremadamente energéticas, pero la detectada causó sorpresa. Este logro es comparable a una escena de la película “Twister”, pero en lugar de perseguir tornados en la superficie, los científicos buscan partículas subatómicas desde las profundidades del mar.

Según los científicos, esta señal no provino de los neutrinos habituales generados en nuestra atmósfera, sino de un fenómeno cataclísmico ocurrido en algún lugar remoto del universo. Esta detección, explican, podría revelar detalles sobre eventos cósmicos extremadamente violentos, como explosiones de supernovas o colisiones de estrellas de neutrones.

El físico Joao A. B. Coelho, del Laboratorio de Astropartículas y Cosmología de Francia, presentó el notable hallazgo notable -la detección del neutrino más energético jamás registrado- en la conferencia Neutrino 2024, en junio pasado.

Estas partículas, extremadamente pequeñas y difíciles de captar, pueden pasar a través de casi cualquier material sin ser detectadas. Son mensajeros del universo. Su capacidad para atravesar materia y su origen en algunos de los eventos más energéticos del cosmos los convierte en una herramienta invaluable para los astrofísicos. A través de la detección y el estudio de estos neutrinos, los científicos pueden obtener una mejor comprensión de los procesos que ocurren en los rincones más lejanos y extremos del universo, lo que abre la puerta a descubrimientos que podrían cambiar nuestra comprensión del cosmos.

Este descubrimiento se realizó mediante un innovador arreglo de sensores de neutrinos llamado ARCA, ubicado en el fondo del Mar Mediterráneo cerca de Sicilia. Inspirado en el dispositivo “Dorothy” de la película “Twister”, la estructura de ARCA, opera a unos 3.500 metros de profundidad y consiste en esferas con sensores que detectan distintos tipos de “ruidos” ópticos y cósmicos. Estos sensores, dispuestos en vertical y conectados a cables de 700 metros de longitud, permiten diferenciar tres capas de ruido:

• Ruido óptico de fondo: Principalmente causado por la desintegración del potasio-40, este ruido es constante y sirve para calibrar los instrumentos, además de potencialmente revelar neutrinos procedentes de supernovas.
• Rayos cósmicos: Partículas provenientes del espacio que, al chocar con la atmósfera terrestre, generan muones. Estos muones, a su vez, producen ruido óptico que también puede ser utilizado para calibraciones y para estudiar la existencia de muones.
• Neutrinos atmosféricos: Algunos de los rayos cósmicos generan muones que luego se desintegran en neutrinos muónicos. Este proceso es comparable a un aguacate cósmico, donde la piel (el rayo cósmico) se pierde al impactar, dejando la pulpa (el muón) que finalmente se desintegra en la semilla (el neutrino muónico).

Durante la conferencia, Coelho reveló una noticia importante: ARCA había detectado un neutrino extremadamente energético, posiblemente originado de un evento catastrófico en el cosmos. Este descubrimiento resalta la capacidad de ARCA para identificar neutrinos lejanos y energéticos, ignorando los ruidos previamente mencionados. Los sensores de ARCA registraron una señal brillante y excepcionalmente intensa, lo que llevó a los científicos a tomar nota inmediata del evento.

Operar a grandes profundidades presenta enormes desafíos debido a la alta presión, que en el caso de ARCA alcanza las 348 atmósferas. Sin embargo, estas condiciones también ofrecen ventajas, ya que el entorno submarino proporciona un escudo contra el ruido electromagnético de la superficie, mejorando así las oportunidades de detección de neutrinos.

El descubrimiento del neutrino más energético hasta la fecha no solo valida la eficiencia de la instalación ARCA, sino que también abre nuevas posibilidades para la investigación de estos misteriosos mensajeros cósmicos y sus orígenes explosivos.

La detección de neutrinos energéticos desde el fondo del mar podría ser un paso crucial hacia la comprensión de fenómenos extremos en el universo.

KM3NeT es un observatorio submarino de neutrinos en el Mar Mediterráneo, específicamente diseñado para estudiar las propiedades de los neutrinos y sus fuentes astrofísicas en el universo. Este telescopio es una infraestructura científica de gran escala que consiste en una red de detectores distribuidos en un volumen de aproximadamente un kilómetro cúbico, de ahí su nombre “KM3NeT” (Kilómetro Cúbico Neutrino Telescope).

A través de este conjunto de sensores esféricos, conocidos como “ojos artificiales”, el equipo busca capturar los neutrinos que atraviesan la Tierra desde todas las direcciones. Cada uno de estos sensores está diseñado para detectar la tenue luz producida cuando un neutrino interactúa con el agua, un fenómeno conocido como radiación Cherenkov.

El objetivo principal de KM3NeT es la detección de neutrinos de alta energía provenientes de fenómenos astrofísicos como explosiones de supernovas, agujeros negros y estrellas de neutrones. Además, también busca mejorar el entendimiento de la física de los neutrinos y contribuir a la investigación en física de partículas.

KM3NeT está compuesto por dos configuraciones principales: ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) y ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss). ARCA se enfoca en la búsqueda de neutrinos de muy alta energía procedentes de fuentes astrofísicas, mientras que ORCA se dedica al estudio de las oscilaciones de neutrinos y a investigar la jerarquía de masas de los neutrinos. Este proyecto internacional involucra a científicos de varios países y tiene como objetivo contribuir al campo de la astrofísica y la física de partículas.

A diferencia de los telescopios convencionales, que captan luz visible, infrarroja o de rayos X, el experimento KM3NeT con su red ARCA tiene la capacidad de detectar neutrinos que han viajado a través de vastas distancias cósmicas, proporcionando información invaluable sobre fenómenos como supernovas, agujeros negros o colisiones de estrellas de neutrones.