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Detectan un neutrino cósmico con una energía récord
El telescopio KM3NeT situado en el mar Mediterráneo detectó en febrero de 2023 un neutrino con una energía aproximadamente 100 billones de veces mayor que la de un fotón de luz visible y 30 veces más que la de la energía de los neutrinos registrados anteriormente.
Este descubrimiento, cuya confirmación se revela en Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT de Nature del 25 de febrero de 2025, abre nuevas oportunidades para comprender el universo.
Pero ¿qué son los neutrinos?
Los neutrinos son partículas elementales cuya existencia fue propuesta teóricamente en 1930 por el físico austríaco Wolfgang Pauli (1900-1958)¹.
Pero confirmada experimentalmente recién en 1957 por los físicos estadounidenses Clyde Cowan (1919-1974) y Frederick Reines (1918-1998).
Cowan y Reines recibieron el premio Nobel de Física de 1995 por aquel descubrimiento, marcando un hito en la física de partículas y abriendo nuevas vías de investigación sobre ellas.
Más detalles
Los neutrinos, son partículas que no presentan carga y que tienen una masa tan pequeña que es considerada despreciable.
Pero, además, estas partículas se caracterizan porque interactúan muy débilmente con la materia, lo que les permite atravesar hasta planetas enteros sin ser detenidas.
Esto último hace que la detección de neutrinos resulte muy complicada, ya que casi nada los detiene y es por esto que se usan telescopios de neutrinos ubicados en lugares aislados, donde solo los neutrinos puedan llegar, como en el fondo del mar o en el hielo antártico.
Tipo de neutrinos
Hasta el momento se sabe de la existencia de tres tipos diferentes de neutrinos asociados a partículas cargadas (el electrón, el muón y el tau).
Es decir, existen neutrinos electrónicos, neutrinos muónicos y neutrinos tauónicos.
Sin embargo, vale destacar que los neutrinos tienen la capacidad de pasar de un tipo a otro mediante un fenómeno que se llama oscilación de neutrinos.
Origen de los neutrinos
El origen de estas partículas es diverso. Pueden crearse tanto de manera natural como artificial.
De manera artificial mediante reactores nucleares o bien en aceleradores de partículas.
De manera natural los neutrinos pueden crearse en el Sol, en explosiones de supernovas, en agujeros negros supermasivos en proceso de acreción en el centro de galaxias, en estallidos de rayos gamma, entre otros.
Neutrinos cósmicos
En particular los neutrinos cósmicos que nacen de fenómenos astrofísicos son una fuente de información del universo profundo.
El hecho de que sean partículas que no interactúan casi nada con la materia hace que puedan viajar millones de años luz sin desviarse, y de esta manera traernos información que sería imposible obtener de otra manera.
El neutrino con mayor energía
El 13 de febrero de 2023, un equipo internacional de científicos detectó un neutrino cósmico con una energía que supera por 30 la energía de los neutrinos detectados hasta el momento: unos 220 petaelectronvoltios (PeV).
A este evento se lo denominó KM3-230213A.
El KM3NeT (Cubic Kilometer Neutrino Telescope), un telescopio submarino ubicado en el mar Mediterráneo estuvo a cargo de la detección.
KM3NeT: estructuras
Una de sus principales infraestructuras del KM3NeT es el detector ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), diseñado específicamente para la búsqueda de neutrinos de alta energía de origen cósmico.
El detector ARCA se encuentra a 3,5 kilómetros de profundidad frente a las costas de Sicilia y consta de largas líneas de detectores que registran la dirección y energía de los neutrinos.
¿Cómo se detectan los neutrinos?
Ahora bien, como los neutrinos apenas interactúan con la materia, la detección de estas partículas no es directa, sino que se hace a partir de sus efectos secundarios.
En este caso, el efecto secundario fueron las partículas llamadas muones que se produjo cuando un neutrino colisionó con una molécula de agua en las profundidades del Mediterráneo.
Cuando un neutrino de alta energía interactúa con el agua también puede generar un muón que sigue una trayectoria similar a la del neutrino original.
Un muón
El estudio publicado en Nature y del que participaron más de una centena de científicos de todas partes del mundo, señala la detección de un muón.
De esta manera, los científicos lograron reconstruir la trayectoria de aquel muón, inferir la energía y dirección del neutrino original y confirmar que se trataba de un evento extremadamente energético.
¿Por qué es importante?
La detección y estudio de neutrinos de energías tan altas es crucial para avanzar en el campo de la astronomía de neutrinos.
Es que estas partículas pueden revelar información sobre nuestro universo y abren una puerta para la exploración de los fenómenos astrofísicos.
Pero, además, este evento resulta de gran importancia ya que muestra que existen neutrinos de energías muy altas, que hasta el momento se desconocían.
Esto sugiere la posible existencia de una fuente astrofísica de partículas ultraenergéticas.
Futuro
A partir de estas partículas será posible conocer un poco más sobre nuestro universo.
En el futuro se buscará mejorar los datos por medio de una campaña marítima con objeto de mejorar el detector en el fondo marino.
También se buscará recalibrar todos los datos para minimizar la incertidumbre estadística de los resultados.
Referencias
The KM3NeT Collaboration. (2025) Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT. Nature, 638, 376–382 https://doi.org/10.1038/s41586-024-08543-1
KM3NeT detects the highest energy neutrino ever observed
News Staff (12 de febrero de 2025). KM3NeT Telescope Detects Most Energetic Cosmic Neutrino Yet. Sci News. KM3NeT Telescope Detects Most Energetic Cosmic Neutrino Yet
Notas
1 Wolfgang Pauli ganó el Premio Nobel de Física en 1945 por su descubrimiento de El principio de exclusión de Pauli.
