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Detectado en el polo sur un potente antineutrino de origen extraterrestre

Un telescopio enterrado bajo el hielo del polo sur ha detectado por primera vez un antineutrino altamente energético de origen inconfundiblemente extraterrestre que llegó a nuestro planeta en 2016.

Los científicos han identificado por primera vez un antineutrino altamente energético procedente del cosmos, producido probablemente en un remoto agujero negro supermasivo.

Fue detectado por IceCube, un telescopio de neutrinos situado en la estación Amundsen-Scott del Polo Sur geográfico, en el lado más meridional del planeta.

IceCube es un experimento de Astrofísica de partículas dotado de más de 5.000 módulos digitales ópticos suspendidos en un kilómetro cúbico de hielo enterrado en el subsuelo polar.

El 6 de diciembre de 2016, un rayo cósmico de alta energía se incrustó en el polo sur terrestre y llegó hasta IceCube después de penetrar kilómetro y medio de hielo antártico.

A esa profundidad de la capa de hielo, el potente rayo cósmico, constituido por una partícula de alta energía llamada antineutrino, se estrelló contra un electrón y produjo una partícula que rápidamente se descompuso en una lluvia de partículas secundarias.

Algo insólito

La interacción fue capturada por los digitales ópticos de IceCube y permitirá escudriñar rincones del universo que todavía resultan desconocidos para la astronomía actual. Los resultados se han publicado en la revista Nature.

Lo que observaron los científicos es que se había producido algo insólito: la interacción entre un electrón y un antineutrino, que es la versión de antimateria de un neutrino, dotado de una carga energética inalcanzable en la Tierra.

De esta forma se dieron cuenta de que habían visto un evento de Resonancia de Glashow, un fenómeno predicho por el premio Nobel de Física, Sheldon Glashow, en 1960. Eso significa que habían conseguido otra confirmación del Modelo Estándar de física de partículas.

Glashow propuso en 1960 que un antineutrino podría interactuar con un electrón para producir una partícula que todavía no se conocía, siempre que la interacción se hubiera producido a nivel de energías tan altas que ni siquiera se alcanzan en el Sol.

El antineutrino que creó el evento de resonancia de Glashow viajó una gran distancia antes de llegar a IceCube. Este gráfico muestra su recorrido; la línea de puntos azul es la ruta del antineutrino. (No a escala) Crédito: IceCube Collaboration.

Más allá del CERN

Cuando fue descubierta en 1983, esa partícula predicha por Glashow se denominó bosón W negativo y fue observada ahora mediante un proceso conocido como resonancia, tal como había sido descrito por el premio nobel norteamericano más de veinte años antes.

Hasta la fecha, esa resonancia de Glashow no se había podido verificar porque no se pueden alcanzar en la Tierra las altas energías necesarias para generar ese tipo de bosones.

Lo que ocurrió bajo la capa de hielo polar fue lo que no habíamos podido obtener con las tecnologías actuales: la interacción de un antineutrino con un electrón con la energía suficiente para generar la resonancia y la aparición de bosones.

Partículas imposibles

La satisfacción de los científicos por este descubrimiento no tiene límites: han detectado partículas con energías imposibles de crear en la Tierra.

“Este resultado prueba la viabilidad de la astronomía de neutrinos y la capacidad de IceCube para hacerlo, que desempeñará un papel importante en la futura física de astropartículas”, dice Christian Haack, uno de los investigadores, en un comunicado.

Y añade: «ahora podemos detectar eventos de neutrinos individuales que son inconfundiblemente de origen extraterrestre».

El resultado también abre un nuevo capítulo de la astronomía de neutrinos porque comienza a desenredar los neutrinos de los antineutrinos, destacan los investigadores.

La astronomía de neutrinos observa fenómenos astronómicos detectando los neutrinos que surgen de las reacciones termonucleares débiles que tienen lugar en el interior de las estrellas.​ Su estudio podría ser la llave para resolver importantes interrogantes como el origen de la materia del Universo.

Más resonancias

Los protagonistas de este descubrimiento quieren detectar más resonancias de Glashow para realizar nuevas mediciones que amplíen la información obtenida en este primer registro.

Desde que IceCube comenzó a funcionar en mayo de 2011, el observatorio ha detectado cientos de neutrinos astrofísicos de alta energía y ha producido una serie de resultados significativos en astrofísica de partículas, incluido el descubrimiento de un flujo de neutrinos astrofísicos en 2013 y la primera identificación de una fuente de neutrinos astrofísicos en 2018.

Pero el evento de resonancia de Glashow es especialmente notable debido a su energía notablemente alta, concluyen los investigadores.

Referencia

Detection of a particle shower at the Glashow resonance with IceCube. The IceCube Collaboration. Nature volume 591, pages220–224(2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03256-1

Foto superior: Imagen del observatorio del Polo Sur IceCube, con sensores ópticos situados bajo el hielo polar para detectar neutrinos. Crédito: IceCube Collaboration (foto de ICL por Yuya Makino, IceCube / NSF)

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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