El fantasma cósmico

Los neutrinos son increíblemente ligeros, con masa tan pequeña que durante mucho tiempo se creyó que era nula. La gravedad no tiene ningún efecto en las condiciones de la Tierra. Existen de tres tipos o «sabores»: el neutrino electrónico, el muónico y el tauónico, que pueden transformarse entre sí. Muy abundantes; unos 10 billones de neutrinos pasan cada segundo a través de nuestro cuerpo. Su ausencia de carga implica que la fuerza electrostática presente en la mayoría de procesos no interactúa con ellos. Detectarlos es un desafío monumental.

Los detectores de neutrinos, como Super-Kamiokande en Japón e IceCube en la Antártida, utilizan enormes volúmenes de agua o hielo para capturar las raras interacciones con otras partículas. Estos experimentos han confirmado que tienen masa, revolucionando nuestra comprensión del Universo. Su increíble velocidad se acerca al límite impuesto por la relatividad de Einstein. Por su escasa interacción con la materia, pueden viajar desde los rincones más lejanos del Cosmos sin ser desviados ni absorbidos.

La detección de neutrinos provenientes de la supernova SN 1987 fue un hito. Viajaron más de 168.000 años luz antes de alcanzar la Tierra, proporcionando información inestimable sobre los procesos de colapso estelar. Los neutrinos podrían ser clave para resolver algunos de los misterios más profundos del Universo, como la asimetría entre materia y antimateria. Si se demuestra que los neutrinos y sus antipartículas se comportan de manera diferente, podríamos entender por qué en el Universo permanece la materia en lugar de haberse aniquilado completamente en los inicios del Cosmos.

Su estudio también tiene aplicaciones prácticas. Los neutrinos generados en reactores nucleares se pueden utilizar para controlar la actividad nuclear. La Astronomía de neutrinos está emergiendo como una nueva ventana al Universo, complementando la observación de ondas gravitacionales y radiación electromagnética. Con proyectos como el telescopio de neutrinos KM3NeT en el mar Mediterráneo o el futuro experimento DUNE en Estados Unidos, los científicos esperan desentrañar más secretos sobre estas veloces y escurridizas partículas.

El veloz neutrino es también un mensajero cósmico que transporta información crucial sobre los procesos más extremos del Universo. Se pueden producir en desintegraciones radiactivas, el interior del Sol, en la muerte violenta de una estrella masivao alrededor de agujeros negros supermasivos, entre otros. Se forman gracias a la fuerza nuclear débil, que gobierna el decaimiento radiactivo y permite que los protones se transformen en neutrones en el núcleo atómico, y viceversa. No se pueden detectar directamente, perorara vez, chocan con algo,y se puede crear una partícula cargada, como un electrón, que sí se detecta.

Cuando se mueven en un medio como el agua, generan un brillo azul impresionante y débil a medida que se ralentizan. Es el efecto Cherenkov, común en las piscinas de los reactores nucleares, que el telescopio KM3NeT utiliza en las profundidades del Mar Mediterráneo para detectarlos. Un detector de un tamaño de un kilómetro cúbico en las costas de Toulon, Francia, y otro frente a la costa sur de Sicilia. Los científicos vigilan las 24 horas del día, con casi 600 detectores y boyas situados a 3,5 kilómetros de profundidad. En febrero de 2023 se detectaron en Sicilia unos 28.000 fotones generados por una sola partícula. Equivale a un neutrino de 220 petaelectrón voltio, como 30 veces más energético del máximo detectado hasta el presente y como 1000 veces más energético que cualquier partícula generada en el CERN. La dirección de incidencia parece indicar que se debió crear como en 12 blazares, que son núcleos de galaxias activas o como consecuencia de la interacción de rayos cósmicos con fotones del fondo de energía cósmica.

Una incógnita más sobre la naturaleza de los rayos cósmicos y los procesos de ultra alta energía del Universo, que incita a seguir investigando para entenderlo. Pone a prueba modelos teóricos que predicen la existencia misma de los neutrinos de alta energía.