Un hito en la astronomía de
neutrinos ha sido alcanzado con la detección de un neutrino de aproximadamente 220 PeV (220 millones de billones de electronvoltios), el más energético registrado hasta la fecha. Este evento, denominado KM3-230213A, fue observado el 13 de febrero de 2023 por el detector ARCA del telescopio de neutrinos KM3NeT, ubicado en el fondo del mar Mediterráneo. La noticia fue anunciada el 12 de febrero de 2025 por la colaboración internacional de KM3NeT en un artículo publicado en la prestigiosa revista
Nature.
El neutrino fue identificado a través de la detección de un muón que atravesó el detector y activó más de un tercio de sus sensores. La inclinación de su trayectoria y su colosal energía confirman su origen cósmico, producto de una interacción cercana con la materia.
“KM3NeT ha empezado a explorar un rango de energía y sensibilidad en el que los neutrinos detectados podrían provenir de fenómenos astrofísicos extremos. Esta primera detección de un neutrino de cientos de PeV abre un nuevo capítulo en la astronomía de neutrinos y una nueva ventana de observación al Universo”, explica Paschal Coyle, portavoz de KM3NeT al momento de la detección y científico del CNRS en Francia.
Los eventos de alta energía en el cosmos incluyen agujeros negros supermasivos en los centros galácticos, explosiones de supernovas y estallidos de rayos gamma. Estas cataclísmicas fuentes pueden generar rayos cósmicos que, al interactuar con la materia y fotones circundantes, producen neutrinos y fotones. Además, durante su viaje por el Universo, los rayos cósmicos más energéticos pueden colisionar con la radiación de fondo de microondas y generar neutrinos ultrapotentes.
“Los neutrinos son partículas elementales misteriosas: carecen de carga eléctrica, tienen una masa casi nula e interactúan muy débilmente con la materia. Son mensajeros cósmicos especiales que nos brindan información única sobre los mecanismos que impulsan los fenómenos más energéticos y nos permiten explorar las profundidades del Universo”, afirma Rosa Coniglione, subportavoz de KM3NeT y científica del Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia.
Dado que los neutrinos apenas interactúan con la materia, su detección requiere telescopios gigantes. KM3NeT, actualmente en construcción, es un telescopio de neutrinos de un kilómetro cúbico compuesto por dos detectores submarinos: ARCA y ORCA. Usando el agua del mar como medio de interacción, sus sensores detectan la luz de Cherenkov generada por las partículas secundarias de neutrinos de ultra-alta energía.
“Para determinar la dirección y energía de este neutrino se requirió una calibración precisa del telescopio y algoritmos sofisticados de reconstrucción de trayectorias. Además, esta asombrosa detección se logró con solo una décima parte de la configuración final del detector, lo que demuestra el enorme potencial de nuestro experimento”, indicó Aart Heijboer, gerente de física y software de KM3NeT y científico del Instituto Nacional de Física Subatómica de los Países Bajos.
El detector ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) está diseñado para estudiar los neutrinos más energéticos y sus fuentes en el Universo. Ubicado a 3.450 metros de profundidad en el mar Mediterráneo, frente a Sicilia, consta de unidades de detección de 700 metros de altura con sensores espaciados 100 metros entre sí. En su configuración final, ARCA contará con 230 unidades de detección.
Por su parte, ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) se enfoca en estudiar las propiedades fundamentales del neutrino. Localizado a 2.450 metros de profundidad frente a la costa de Toulon, Francia, contará con 115 unidades de detección de 200 metros de altura y separadas por 20 metros.
Este neutrino ultraenergético podría haber surgido de un acelerador cósmico poderoso o ser la primera detección confirmada de un neutrino cosmogénico. Sin embargo, con un solo evento no es posible determinar su origen con certeza. Futuros estudios se centrarán en detectar más neutrinos de esta energía para construir una imagen más clara de su procedencia. La expansión continua de KM3NeT con nuevas unidades de detección mejorará su sensibilidad y capacidad de identificación de fuentes de neutrinos cósmicos, consolidándolo como un actor clave en la astronomía de mensajería múltiple.
Actualmente, KM3NeT cuenta con la colaboración de más de 360 científicos, ingenieros y técnicos de 68 instituciones en 21 países. La infraestructura está reconocida como una prioridad en la hoja de ruta del Foro Estratégico Europeo sobre Infraestructuras de Investigación y recibe financiamiento de agencias de investigación de varios países, así como del programa de investigación e innovación de la Unión Europea y el Fondo Europeo de Desarrollo Regional.
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