Siete esquivas «partículas fantasma» detectadas por un detector de neutrinos enterrado en las profundidades de la Antártida

Los científicos de la colaboración IceCube finalmente pudieron detectar un tipo especial de neutrino proveniente del universo. El neutrino tau no fue descubierto hasta el año 2000 y nunca ha sido visto desde una fuente astrofísica. Ahora, los investigadores informan de la detección de siete posibles eventos candidatos.

Hay tres tipos de neutrinos: neutrinos electrónicos, neutrinos muónicos y neutrinos tau. Como sugiere su nombre, están asociadas con otras partículas, a saber, el electrón, el muón y la tau. Pero los neutrinos no tienen carga eléctrica y son muy ligeros. Mientras lees esto, 100 billones de neutrinos pasan a través de ti cada segundo. No nos damos cuenta porque rara vez interactúan con la materia.

La detección de interacciones de neutrinos requiere observatorios que puedan ver esos raros eventos. Una estrategia ha sido hacerlos grandes y preparados para detectar destellos de luz (aunque existen propuestas más inusuales que incluyen el uso de bosques). IceCube es uno de ellos, y sus detectores están enterrados en el hielo antártico en hebras listas para registrar posibles eventos. Sin embargo, hay dificultades.

Los neutrinos no sólo son pequeñas y furtivas «partículas fantasma», sino que también oscilan entre sus tres versiones. Entonces, los neutrinos que comenzaron como neutrinos electrónicos pueden convertirse, y lo harán, en neutrinos muónicos y tau. Las diferentes versiones de los neutrinos se denominan sabores, sin relación alguna con el sentido del gusto.

En la explicación más simple (y todavía no es tan simple) los cambios de sabor de los neutrinos se deben a que los neutrinos se encuentran en una combinación mecánica cuántica de diferentes masas. En algunos casos la distribución predominante serían los neutrinos electrónicos, en otros casos todos tienen las mismas posibilidades, y en otros son más probables el muón y el tau.

Aun así, los neutrinos tau procedentes de fuentes distintas del Sol han resultado esquivos. Los investigadores esperaban que los eventos crearan una «cascada doble», al ver dos señales de las interacciones. El neutrino tau de alta energía chocaría contra algo en el hielo y crearía una partícula tau, lo que libera luz. Luego, la partícula tau se desintegraría en un nuevo neutrino tau, liberando luz nuevamente.

Esta doble señal se observó en siete casos y el equipo cree que la probabilidad de que otros efectos ambientales imiten la interacción tau es inferior a una entre 3,5 millones.

«La detección de siete eventos candidatos de neutrinos tau en los datos, combinada con la muy baja cantidad de fondo esperado, nos permite afirmar que es muy poco probable que los fondos estén conspirando para producir siete impostores de neutrinos tau», dijo Doug Cowen, profesor de Física de la Universidad Penn State y uno de los líderes del estudio, dijo en un comunicado. «El descubrimiento de los neutrinos tau astrofísicos también proporciona una fuerte confirmación del descubrimiento anterior de IceCube del flujo astrofísico difuso de neutrinos».

Un artículo que describe los resultados ha sido aceptado para su publicación en la revista Physical Review Letters y se puede encontrar una versión preimpresa en arXiv.