Un fantasma recorre los titulares… una partícula fantasma en concreto. No se trata de un ser de ultratumba, sino de un neutrino, esa enigmática partícula subatómica que, a pesar de ser la segunda más abundante en el universo después de los fotones (la luz), rara vez deja huella en la materia. El pasado 13 de febrero de 2023, el telescopio submarino KM3NeT, sumergido en el mar Mediterráneo, captó lo que hasta ahora se consideraba inalcanzable: un neutrino cósmico con una energía estimada en 220 petaelectronvoltios (PeV), eso es, 220 millones de billones de electronvoltios. Este suceso, identificado como KM3-230213A, marca el hito de ser la partícula fantasma más energética jamás detectada y abre nuevas interrogantes sobre los procesos más violentos del cosmos.

Pero ¿qué es lo que hace tan extraordinario a este neutrino? Los neutrinos son partículas sin carga eléctrica y con una masa tan minúscula que se las conoce popularmente como “partículas fantasma”. Esto se debe a su capacidad para atravesar la materia casi sin interactuar, lo que permite que millones de ellos crucen nuestro planeta en cada instante sin que nos demos cuenta y sin desviarse ni una fracción de grado. Sin embargo, en condiciones excepcionales, uno de estos neutrinos puede colisionar con la materia, y ahí es cuando nosotros podemos cazarlo.

Telescopios bajo el agua

El telescopio KM3NeT se aprovecha justamente de estas condiciones. Se trata de una instalación de vanguardia situada en el fondo del mar, diseñada para detectar la escasa pero reveladora luz de Cherenkov. Una radiación azulada que se produce cuando una partícula cargada (como el muón que se genera a partir de la interacción de un neutrino cósmico con la materia) viaja a través del agua a una velocidad superior a la de la luz en ese medio. Una analogía muy útil es compararlo con el chasquido de un látigo: así como la punta del látigo rompe la barrera del sonido generando ese característico “chas”, una partícula que supera la velocidad de la luz en el agua produce un “estallido” de luz en forma de un resplandor azul. Eso es lo que recogen los sensores de KM3NeT permitiendo deducir la trayectoria y la energía de la partícula.

Y claro, para captar una señal tan esquiva tenemos que esperar mucho a que algún neutrino interactúe o, en todo caso, observar un volumen de materia especialmente grande para aumentar nuestras posibilidades y, por supuesto, que la luz pueda atravesar, porque si no la radiación de Cherenkov no llegará a nuestros detectores. Por eso KM3NeT aprovecha el propio Mar Mediterráneo.

No es un neutrino cualquiera

El evento KM3-230213A se detectó cuando un muón (otra partícula subatómica estrechamente relacionada con el electrón) atravesó el detector activando más de un tercio de sus sensores. La dirección y la intensidad de la señal sugieren que dicho muón se originó a partir de un neutrino cósmico. Hablamos de un tipo de neutrino nacido de procesos astrofísicos extremadamente energéticos, como explosiones de supernovas, estallidos de rayos gamma o el vecindario de un agujero negro. Este hallazgo, que acaba de publicarse este 12 de febrero en la revista Nature, no es solo un logro técnico, sino que también pone de manifiesto la capacidad del universo para generar eventos de una energía casi inimaginable.

KM3NeT en cifras

El telescopio KM3NeT, pieza clave para esta hazaña, es fruto de una colaboración internacional sin precedentes. Con más de 360 científicos, ingenieros, técnicos y estudiantes de 68 instituciones repartidas en 21 países, el proyecto reúne a puntas de lanza de la ciencia global. Entre las instituciones españolas que participan destacan el Instituto de Física Corpuscular (IFIC) (un centro conjunto del CSIC y la Universitat de València) y la Unidad Mixta del Instituto Español de Oceanografía del CSIC y la Universitat Politècnica de València.

La infraestructura de KM3NeT se compone de dos detectores principales: ARCA y ORCA. Para la detección de neutrinos ultraenergéticos, es ARCA el protagonista. Ubicado a 3.450 metros de profundidad, a unos 80 kilómetros de Portopalo di Capo Passero en Sicilia, ARCA está diseñado específicamente para captar neutrinos especialmente energéticos, aunque nunca había detectado uno como el que nos ha traído hasta aquí. De hecho, ARCA todavía está en desarrollo y, cuando esté terminado, contará con 230 unidades de detección (DUs), cada una de ellas extendiéndose a lo largo de 700 metros y equipadas con 18 módulos ópticos digitales (DOMs). Estos DOMs, a su vez, albergan 31 fotomultiplicadores cada uno, encargados de captar la tenue luz Cherenkov. La disposición de estos sensores, separados aproximadamente 100 metros entre sí, permite una reconstrucción precisa de la trayectoria del muón, y, por ende, del neutrino que lo generó.

Con el futuro despliegue de más unidades de detección y el refinamiento de las técnicas de análisis, el telescopio KM3NeT promete transformar nuestra visión del universo. Al integrar datos de diversas longitudes de onda y combinarlos con otras herramientas astronómicas, se espera que la astronomía multimensajero brinde respuestas a preguntas fundamentales sobre la estructura y evolución del cosmos.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Aunque existen hipótesis sobre que los neutrinos podrían ser los constituyentes de la materia oscura lo cierto es que no sabemos si realmente lo son y existen hipótesis alternativas igual de plausibles.

REFERENCIAS (MLA):

• KM3NeT Collaboration. "Observation of an Ultra-High-Energy Cosmic Neutrino with KM3NeT." Nature, vol. 625, no. 7984, 12 Feb. 2025, pp. 124-129. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08543-1.