Nuevo récord de neutrinos: ¡los científicos se preguntan sobre las fuentes cósmicas!

Nuevo récord de neutrinos: ¡los científicos se preguntan sobre las fuentes cósmicas!

El detector de neutrinos IceCube, que se encuentra en el Polo Sur y se adentra hasta 2,5 kilómetros en el hielo, se utiliza desde 2009 para investigar las fuentes de los rayos cósmicos. Los científicos, entre ellos investigadores de la Universidad del Ruhr en Bochum, se enfrentan al desafío de que la mayoría de los neutrinos detectados provienen de la atmósfera terrestre. Este hecho dificulta la identificación clara de las fuentes cósmicas. Los neutrinos se conocen como “partículas fantasma” porque atraviesan la materia sin interactuar con ella. Pero IceCube ha hecho recientemente un avance significativo: se ha detectado un neutrino cósmico de energía extremadamente alta con una energía de 220 petaelectrones voltios, es decir, 22 mil billones de veces la energía de un electrón. Este descubrimiento fue capturado por el Telescopio de Neutrinos Kilometer Cube (KM3NeT) en el Mar Mediterráneo y representa un nuevo récord en astronomía de neutrinos, después de que IceCube detectara previamente neutrinos a 6,5 ​​petaelectronvoltios y 10 petaelectronvoltios.

Los investigadores continúan trabajando intensamente para determinar el origen de estos neutrinos. El origen del neutrino recientemente detectado y el proceso de su generación no están claros actualmente; las posibles fuentes podrían ser agujeros negros supermasivos activos o explosiones de supernovas. Las partículas cargadas, como los protones, son desviadas por los campos magnéticos, lo que dificulta rastrear su origen. La Prof. Dra. Anna Franckowiak, que dirige el Grupo de Trabajo de Astronomía de Longitudes de Ondas Múltiples y Mensajeros Múltiples, espera descubrir una supernova en la Vía Láctea que podría producir una gran cantidad de neutrinos.

Mejorando los métodos de detección

Para mejorar la detección y el análisis de neutrinos, el equipo de IceCube está desarrollando nuevas tecnologías. Como parte de la fase preliminar Gen2 de la actualización IceCube, cuya finalización está prevista para 2024, se están desarrollando sistemas de lectura inteligentes para la transmisión de datos, así como sensores ópticos nuevos y más potentes. Estos sensores pueden captar casi tres veces más luz que los modelos actuales. Otros avances que se esperan son el uso de sensores de 24 píxeles en lugar de sensores de un solo píxel y desplazadores de longitud de onda para mejorar la transmisión de la luz.

Los métodos de aprendizaje automático también se utilizan para clasificar eventos de neutrinos de manera más eficiente. Estas tecnologías permiten un filtrado acelerado de datos relevantes de las mediciones, lo que permite al equipo hacer más visibles incluso las señales débiles. En 2023, la señal de neutrinos de la Vía Láctea se hizo visible, lo que supone un paso importante en la investigación.

El desafío de los rayos cósmicos

A pesar de sus éxitos, IceCube no ha descubierto hasta ahora una fuente de neutrinos de la importancia necesaria. Una fuente sólo se considera probada si la probabilidad de un origen cósmico es de 1:1,7 millones (5 sigma). Hasta ahora se había asignado a un blazar un neutrino con una probabilidad de 3 sigma, mientras que otros neutrinos detectados en 2022 y 2023 tenían probabilidades de 3,2 sigma y 4,2 sigma respectivamente, que estaban asociados a un núcleo galáctico activo. Sin embargo, la búsqueda del origen de estas partículas sigue siendo un desafío central.

La combinación de los resultados de varios proyectos de investigación, como la colaboración antes mencionada con el KM3NeT y los métodos de detección mejorados, podrían arrojar luz sobre el misterioso comportamiento de los rayos cósmicos en el futuro. Los investigadores confían en que futuros avances en el experimento IceCube contribuirán significativamente a nuestra comprensión del universo.