Una teoría de un premio Nobel de hace 60 años fue comprobada en las profundidades de la Antártida

Una teoría física de hace 60 años fue probada gracias a un detector de partículas que llegan desde el espacio y que contienen gran cantidad de energía. El dispositivo, que está instalado bajo el hielo del Polo Sur, demostró el fenómeno predicho por el premio Nobel Sheldon Glashow en1960.

A finales de 2016, un antineutrino electrónico que llegó desde el espacio exterior se estrelló contra la Tierra. Tras viajar a una velocidad cercana a la de la luz, transportando 6,3 petaelectronvoltios (PeV) de energía, chocó contra un electrón y quedó depositado en las profundidades de la gruesa capa de hielo que yace en el Polo Sur. En el impacto, además, produjo una partícula que se descompuso en una lluvia de partículas secundarias en un corto período de tiempo. Todo el fenómeno, ocurrido el 6 de diciembre de ese año, fue registrado por un telescopio masivo que permanece enterrado en el Observatorio de Neutrinos IceCube, en el glaciar antártico.

Lo que IceCube había captado era un fenómeno de resonancia de Glashow, un evento que el físico ganador del Nobel anticipó en la década del 60. De esta manera, los especialistas pudieron confirmar dos hechos: por un lado, la validez del modelo estándar de física de partículas y, por el otro, la capacidad de IceCube para detectar partículas (incluyendo a las más pequeñas, que apenas están compuestas de masa y que se las conoce como neutrinos). Su grandiosa capacidad de registro se da a partir de miles de sensores incrustados en el glaciar antártico. Los resultados de todas estas pruebas y análisis se publicaron en los últimos meses en la prestigiosa revista científica Nature.

Lo que Glashow propuso en 1960, cuando era investigador postdoctoral, es que un antineutrino -gemelo de antimateria de un neutrino- podría llegar a interactuar con un electrón. Como consecuencia, si el antineutrino tuviera la energía adecuada, se produciría una partícula aún no descubierta.

En 1983, la partícula propuesta, el bosón W, fue por fin descubierta y terminó siendo mucho más pesada de lo que el científico y su equipo de trabajo creían. La resonancia de Glashow requeriría un neutrino con una energía casi mil veces más alta de lo que es capaz de producir, por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones. De acuerdo con las estimaciones de los expertos, no existía ni se podría inventar un acelerador de partículas que pudiera crear un neutrino tan enérgico.

Sin embargo, la situación cambia con un acelerador natural en el espacio. Es que la energía de los agujeros negros supermasivos que se producen en los centros de las galaxias son capaces de generar partículas con energías que sería imposible producir en la Tierra. Eso es exactamente lo que ocurrió en 2016 y que IceCube logró captar.

En un comunicado, Francis Halzen, profesor de física en el Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de IceCube, explicó: “Cuando Glashow era un postdoctorado en Niels Bohr, nunca podría haber imaginado que su propuesta poco convencional para producir el bosón W sería realizada por un antineutrino de una galaxia lejana chocando contra el hielo de la Antártida”.

Christian Haack, estudiante de posgrado en RWTH Aachen, que también trabajó en este análisis, añadió: “Ahora podemos detectar eventos de neutrinos individuales que son inconfundiblemente de origen extraterrestre. Este resultado prueba la viabilidad de la astronomía de neutrinos y la capacidad de IceCube para hacerlo, que jugará un papel importante en la futura física de astropartículas de múltiples mensajeros”.

Finalmente, Lu Lu, uno de los especialistas que más se involucró en este análisis por la Universidad de Chiba en Japón, subrayó que el resultado también acerca nuevas posibilidades a la astronomía de neutrinos, ya que comienza a desenredar los neutrinos de los antineutrinos. “Las mediciones anteriores no han sido sensibles a la diferencia entre neutrinos y antineutrinos, por lo que este resultado es la primera medición directa de un componente antineutrino del flujo de neutrinos astrofísicos”, explicó.