Un observatorio sumergido en el Mediterráneo escruta el universo de manera única. No necesita captar el brillo de estrellas lejanas ni registrar la radiación de galaxias distantes: su propósito es aún más sibilino: detectar los esquivos neutrinos, partículas fantasmales que atraviesan la materia sin apenas dejar rastro. 

Ahora, el telescopio submarino KM3NeT ha logrado algo sin precedentes: captar un neutrino con una energía récord de aproximadamente 220 PeV, el más poderoso jamás registrado, desafiando los límites del conocimiento actual.

Este hallazgo, que ha sido portada en la prestigiosa revista Nature, representa un hito en la astronomía de partículas y refuerza el potencial de KM3NeT para explorar el cosmos de formas antes inimaginables. El experimento, en el que participa la Universidad de Granada (UGR), ha demostrado así que neutrinos de energías extremas pueden ser detectados en la Tierra, aunque su origen sigue siendo un misterio por desvelar.

El evento en cuestión, bautizado como KM3-230213A, fue registrado el 13 de febrero de 2023 por el detector ARCA, una de las dos grandes instalaciones de KM3NeT. Su energía de 220 PeV equivale a más de 15 veces la máxima energía alcanzada en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN

Este extraordinario neutrino atravesó el detector, dejando una firma inconfundible en más de un tercio de sus sensores ópticos. Su inclinación y su intensidad permiten deducir que su origen no es terrestre, sino cósmico, posiblemente vinculado a algunos de los eventos más violentos del universo.

Neutrinos: mensajeros de los confines del cosmos

El cosmos está repleto de eventos colosales capaces de generar partículas de altísima energía. Agujeros negros supermasivos, explosiones de supernovas o estallidos de rayos gamma pueden actuar como aceleradores naturales, produciendo torrentes de rayos cósmicos que, al interactuar con la materia y la radiación circundante, generan neutrinos. 

En particular, se ha teorizado que los neutrinos cosmogénicos –producidos por interacciones entre rayos cósmicos de ultra alta energía y los fotones de la radiación de fondo de microondas– podrían explicar hallazgos como este.

Pero si bien los neutrinos son la segunda partícula más abundante del universo después de los fotones, su detección es un desafío titánico. No poseen carga eléctrica, tienen una masa casi nula e interactúan tan débilmente con la materia que pueden atravesar planetas enteros sin inmutarse. Para captar su esquiva presencia, son necesarios detectores gigantescos y tecnologías avanzadas, como la que ofrece KM3NeT en las profundidades marinas.

El telescopio de neutrinos KM3NeT es una colosal estructura sumergida que aprovecha la inmensidad del mar como medio de detección. Sus módulos ópticos, capaces de registrar la tenue luz Cherenkov –un resplandor azul generado por partículas ultrarrápidas que surgen de interacciones con neutrinos–, permiten identificar estos raros eventos. Actualmente, KM3NeT cuenta con dos detectores principales: ARCA, diseñado para estudiar neutrinos cósmicos de alta energía, y ORCA, enfocado en la física de neutrinos de menor energía y en la oscilación de estas partículas.

Un misterio por resolver

A pesar de la magnitud del descubrimiento, los científicos advierten que un solo evento no basta para esclarecer su origen. Este neutrino podría haber surgido de un potente acelerador cósmico o ser el primer indicio de neutrinos cosmogénicos. Sin embargo, con solo un caso, aún no podemos afirmarlo con certeza.

Con el fin de resolver este enigma, la colaboración internacional KM3NeT se encuentra en plena expansión, con el objetivo de añadir nuevas unidades de detección que aumenten su sensibilidad y permitan identificar más eventos similares. La acumulación de datos será clave para construir un panorama más completo sobre el origen de estos neutrinos de alta energía y su papel en la dinámica cósmica.

El futuro de la exploración con neutrinos

La supervisión, gestión y dirección de la construcción de KM3NeT, así como el funcionamiento y el mantenimiento de los detectores se lleva a cabo mediante una colaboración internacional en la que participan más de 68 instituciones de 21 países distribuidos a lo largo de todo el mundo. La colaboración KM3NeT está formada por unos 360 científicos, además de ingenieros y técnicos. 

La Universidad de Granada (UGR) es una de las instituciones españolas que participa activamente en KM3NeT, a través de sus departamentos de Física Teórica y del Cosmos, e Ingeniería de Computadores, Automática y Robótica. Desde hace más de una década, sus investigadores han contribuido tanto al análisis de datos como al desarrollo de componentes clave del telescopio.

Con la detección del neutrino KM3-230213A ha encendido una nueva chispa en la exploración del universo invisible. Con cada nuevo dato, los científicos están más cerca de comprender los aceleradores cósmicos más poderosos y las fuerzas que rigen la evolución del cosmos.

Como un centinela oculto en las profundidades marinas, KM3NeT continúa su silenciosa vigilancia, aguardando la llegada de nuevas partículas que revelen los secretos más oscuros del universo. Tal vez, en los próximos años, este observatorio submarino nos brinde respuestas que ni siquiera imaginábamos.