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Un equipo internacional de científicos ha logrado detectar un neutrino de alta energía con el telescopio submarino KM3NeT.
La señal registrada del neutrino era 16.000 veces superior a la energía del más potente colisiones de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones. La señal se registró el 13 de febrero de 2023. El observatorio de aguas profundas KM3NeT está situado en el fondo del mar Mediterráneo y utiliza agua de mar como medio para detectar neutrinos de alta energía.
Los neutrinos son muy difíciles de detectar porque casi no tienen masa y no llevan cargas eléctricas, y rara vez interactúan con la materia ordinaria. Cuando los neutrinos interactúan con los núcleos de los átomos del agua, pueden crear muones con carga negativa. El muón viaja tan rápido que crea un cono de luz conocido como radiación Cherenkov, similar al estampido sónico creado por un avión supersónico.
Los miles de sensores del telescopio de neutrinos KM3NeT, situados a 3.450 metros de profundidad, están diseñados para detectar esta radiación. El telescopio consta de 230 cuerdas verticales que sostienen 18 módulos ópticos esféricos. Dentro de cada módulo hay 31 tubos fotomultiplicadores que amplifican incluso los destellos de luz más débiles procedentes de todas las direcciones estos instrumentos permiten a los científicos rastrear los escurridizos neutrinos y descubrir su origen.
«Al añadir observaciones de otros telescopios, pretendemos vincular la aceleración de los rayos cósmicos, la producción de neutrinos y el papel de los agujeros negros supermasivos en la configuración de estos fenómenos energéticos», — destacan los físicos de Instituto de Radioastronomía de la Sociedad Max Planck.
Además de los agujeros negros supermasivos, las explosiones de supernovas pueden estar implicadas en la producción de neutrinos. El neutrino de alta energía detectado podría proceder de una de estas fuentes, o podría ser el primer neutrino cósmico detectado. Tales neutrinos cósmicos pueden producirse como resultado de la interacción de otras partículas cósmicas con la luz débil de la radiación relicta. Los módulos del telescopio KM3NeT registraron que la energía del neutrino debió de ser de cientos de peta-electronvoltios. A modo de comparación, el anterior rendimiento energético récord neutrinos eran de unos pocos TeV.
KM3NeT incluye dos detectores de neutrinos en aguas profundas: ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss), frente a las costas de Sicilia, y ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), cerca de Tolón (Francia) ARCA está diseñado para estudiar los neutrinos de alta energía y consta de 230 bloques detectores verticales, cada uno de unos 700 m de altura y separados 100 metros entre sí. ORCA, optimizado para estudiar las propiedades de los neutrinos, cuenta con 115 bloques de 200 metros de altura cada uno. Los datos de ambos detectores se transmiten por cables submarinos a estaciones costeras: INFN Laboratori Nazionale del Sud en Portopalo di Capo Passero, Italia, y Laboratoire Sous-marin Provence Méditerranée en La Seyne-sur-Mer, Francia.
Los neutrinos son una herramienta única para explorar el espacio profundo. El Universo alberga una gran variedad de sucesos a muy gran escala, como explosiones increíbles, ondas de choque, absorción catastrófica de materia por agujeros negros y otros cataclismos. Estos acontecimientos pueden dotar a las partículas de energías increíbles. La energía de los aceleradores creados por el hombre es muchas veces superior a la de los aceleradores creados por el hombre.
Algunas de estas partículas son inestables y dan lugar a fotones o neutrinos cuando decaen. Como resultado, partículas de energía ultraelevada de diversos tipos se dispersan por el Universo, transportando información sobre lo ocurrido en ese rincón del espacio. Algunas de las partículas llegan a la Tierra y pueden ser registradas, pero la información suele ser inexacta. Las partículas cargadas pueden ser desviadas por los campos magnéticos de nuestra galaxia y del espacio intergaláctico. Tales partículas son detectadas por los detectores de rayos cósmicos, pero su dirección ya no indica su origen.
Los fotones de alta energía — rayos gamma — están libres de este inconveniente; viajan en línea recta y apuntan en la dirección de la fuente. Sin embargo, los rayos gamma son absorbidos por las nubes de gas y polvo de la Galaxia o dispersados en su viaje intergaláctico — y, como consecuencia, simplemente no podemos ver las fuentes lejanas, los rayos gamma procedentes de ellas no llegan hasta nosotros Los neutrinos cósmicos están libres de estos dos inconvenientes: viajan en línea recta y prácticamente no son bloqueados por nada.
Los resultados del estudio se publican en la revista Nature
Fuente: SkiTechDaily