Recreación de una de las detecciones de neutrinos de mayor energía superpuesta en una imagen del experimento IceCube en el Polo Sur
Recreación de una de las detecciones de neutrinos de mayor energía superpuesta en una imagen del experimento IceCube en el Polo Sur - IceCube Collaboration

¡Sorpresa! No todos los neutrinos atraviesan la Tierra

Un inmenso detector en el Polo Sur descubre que nuestro planeta puede absorber algunas de estas misteriosas partículas de alta energía. Pese a lo que se creía, no siempre pueden pasar a través de todo

MadridActualizado:

Los neutrinos son unas partículas más pequeñas que un átomo que suponen un componente fundamental del Universo y nos atraviesan por trillones cada segundo casi a la velocidad de la luz y sin que nos demos cuenta. La mayoría de los que llegan a nuestro planeta proceden del Sol o de la atmósfera, y solo unos pocos, los de mayor energía, se originan más lejos, incluso en los cúmulos de las galaxias. El equipo del experimento IceCube, un inmenso observatorio enterrado bajo el hielo de la Antártida, anunció en 2013 la primera detección de esos neutrinos de origen extraterrestre. El hallazgo fue considerado toda una hazaña, ya que se creía que estas partículas casi sin masa y que carecen de carga actuaban de una forma fantasmal, sin apenas interaccionar con la materia ni dejar rastro a su paso. Sin embargo, seguían siendo un misterio: ¿había algo que pudiera detenerlas?

La respuesta, obtenida ahora por el mismo detector del Polo Sur, es sí. Al menos, de vez en cuando. En un nuevo experimento, el IceCub ha demostrado que los neutrinos de muy alta energía pueden interactuar con la materia y «ser absorbidos por algo, en este caso, la Tierra» en vez de seguir transitando por el Cosmos como si tal cosa, explica Doug Cowen, profesor de astrofísica en la Universidad Estatal de Pensilvania (EE.UU.). Los resultados, publicados en la revista «Nature», se basan en un año de datos de aproximadamente 10.800 interacciones relacionadas con neutrinos.

Instalación del observatorio IceCub
Instalación del observatorio IceCub - NSF/B.Gudbjartsson

El IceCube está compuesto por 5.160 sensores del tamaño de un balón de baloncesto llamados módulos ópticos digitales, suspendidos de 86 cables de acero embebidos en un kilómetro cúbico de hielo. Los sensores no observan directamente los neutrinos, sino que registran unos diminutos fogonazos de luz azul, conocidos como radiación Cherenkov, que se producen cuando estas partículas chocan con el hielo. Al medir los patrones de luz, el IceCube puede estimar las energías de los neutrinos y su dirección.

La mayoría de los neutrinos seleccionados para este estudio fueron creados cuando rayos cósmicos de alta energía chocan contra los núcleos de nitrógeno u oxígeno en la atmósfera de la Tierra. Son más de un millón de veces más energéticos que los producidos por otras fuentes más familiares, como el Sol o los reactores nucleares. El análisis también incluyó una pequeña cantidad de neutrinos que se producen fuera de la atmósfera desde aceleradores cósmicos no identificados hasta la fecha, quizás agujeros negros supermasivos.

De esta forma, el equipo internacional de IceCube descubrió que menos de los neutrinos más energéticos que tenían que atravesar la Tierra desde el hemisferio norte, incluido el denso núcleo del planeta, llegaban hasta el Polo Sur. Es decir, al contrario de lo que se creía hasta ahora, algunos se quedaban por el camino, absorbidos por nuestro mundo.

Una nueva física

Según los autores del estudio, los resultados del experimento son completamente consistentes con el Modelo Estándar de Física de Partículas, la teoría reinante que durante el último medio siglo ha descrito todas las fuerzas físicas en el Universo excepto la gravedad. «Por supuesto, esperábamos que apareciera alguna nueva física, pero lamentablemente encontramos que el modelo estándar, como de costumbre, resiste la prueba», afirma Francis Halzen, profesor de de la Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de IceCube.

Quizás haya una oportunidad más adelante. Los físicos esperan repetir el estudio de forma ampliada y observar rangos más altos de energías de los neutrinos en busca de pistas que quizás entonces sí les lleven más allá de la física conocida. Además, el estudio también es de interés para los geofísicos a los que les gustaría utilizar los neutrinos para obtener imágenes del interior de la Tierra a fin de explorar los límites de su núcleo.