Un neutrino del espacio recientemente se sumergió en el mar Mediterráneo con una energía que sopla a todos los demás neutrinos conocidos fuera del agua.
Empacando un golpe de unos 220 millones de voltios electrónicos, esta partícula fue alrededor de 20 veces como enérgico Como los neutrinos cósmicos de energía más altos vistos antes, los investigadores informan en el 13 de febrero Naturaleza. La partícula fue vislumbrada por el telescopio de neutrinos de kilómetro cúbico parcialmente construido, o KM3net.
“Golpearon el premio gordo”, dice Francis Halzen, físico de la Universidad de Wisconsin -Madison e investigador principal del Observatorio de Neutrinos Icecube en la Antártida. “Hemos estado tomando datos con un detector mucho más grande durante 10 años. Nunca hemos visto tal evento “.
Los físicos están interesados en catalogar neutrinos cósmicos porque estas partículas livianas y eléctricamente neutras pueden cruzar vastas tramos de espacio casi intactos. Los más enérgicos podrían ofrecer ideas inigualables sobre los poderosos fenómenos que los escupen, como agujeros negros supermasivos. Pero la reducción de partículas que apenas interactúan con la materia requiere telescopios gigantes hechos de sensores encerrados en hielo, como iCecube, o sumergido en agua, como KM3NET.
Los dos detectores de neutrinos de KM3Net – Uno fuera de la costa de Sicilia, el otro cerca del sur de Francia, todavía está en construcción pero ya recopilan datos. Ambos contienen cables de cientos de metros de altura, que están colgados con paquetes de sensores de luz anclados en el fondo marino.
Cuando los neutrinos cósmicos interactúan con la materia en o cerca de un detector KM3NET, generan partículas cargadas como muones. A medida que esos muones se vuelven a través del agua, regalan flashes débiles de luz azulada que los sensores de KM3NET pueden recoger. Marcando cuando diferentes sensores detectan esta luz puede revelar el camino de una partícula; El brillo del tono azul refleja la energía de la partícula.
El 13 de febrero de 2023, el detector cerca de Sicilia fue ejecutado por un muón extremadamente enérgico que viajaba casi paralelo al horizonte. En ese momento, solo 21 de los 230 cables de sensores planificados estaban en su lugar. Basado en la energía y la trayectoria del muón, los científicos de KM3Net determinaron que debe haber sido generado por un neutrino del espacio en lugar de una partícula de la atmósfera.
Las simulaciones sugieren que la energía del neutrino era de alrededor de 220 voltios de Petaelectron. El titular del registro anterior contaba con alrededor de 10 voltios de Petaelectron.
“Es una especie de situación impactante”, dice Luigi Antonio Fusco, miembro del equipo de KM3NET, Antonio Fusco, físico de la Universidad de Salerno en Fisciano, Italia. Es como si los físicos de neutrinos solo hubieran visto incendios alimentados por unos pocos palos de encendido, “y luego alguien viene con un lanzallamas”. Los investigadores de KM3NET estiman que esperan ver un neutrino de este calibre una vez cada 70 años más o menos.
“Definitivamente fui escéptico”, dice Erik Blaufuss, físico de la Universidad de Maryland en College Park que escribió un Comentario sobre el estudio en el mismo número de Naturaleza. “Pero hacen un caso bastante convincente en el periódico de que es real”.
Para rastrear los orígenes del neutrino, el equipo de KM3NET recorrió datos de Ray Gamma, Rayos X y Radio Telescopes. Doce objetos se destacaron en la región del cielo de donde vino el neutrino. “La mayoría de ellos son núcleos galácticos activos”, dice Fusco, núcleos brillantes de galaxias donde los agujeros negros supermasivos son gas y polvo. “El problema es que hay tantos”, dice. “Realmente no puedes identificar a una sola”.
Otra posibilidad es que este es el primer neutrino cosmogénico observado, creado cuando los rayos cósmicos de energía ultra alta se mezclan con fotones del fondo de microondas cósmico, el resplandor del Big Bang.
“En este punto, es muy difícil llegar a conclusiones sobre los orígenes”, dice Kohta Murase, un físico teórico de Penn State que no está involucrado en la investigación. “Es peligroso confiar en un evento”.
La expansión de KM3NET debería mejorar su capacidad para atrapar neutrinos y identificar sus orígenes. También se están trabajando en otros telescopios de neutrinos, como una expansión planificada de Icecube, un observatorio propuesto en la isla de Vancouver de Canadá y uno en construcción en el Mar del Sur de China. Esas herramientas, dice Murase, pueden ayudar a los investigadores a casa sobre los lugares de nacimiento de los neutrinos con energías asombrosamente altas.