El neutrí més energètic mai observat

Una sèrie de detectors de llum en forma d’esferes, disposats estratègicament al mar Mediterrani, a una profunditat d’uns 3.500 metres prop de la costa siciliana, ha sigut capaç d’observar un neutrí de 220 PeV. Es tracta, doncs, d’un neutrí amb una energia vint vegades superior a les energies típiques observades amb anterioritat.

La Terra és constantment bombardejada per dolls de partícules, els rajos còsmics, produïts a conseqüència de l’activitat d’objectes astronòmics com supernoves, en processos que impliquen enormes quantitats d’energia. Gran part dels rajos són desviats pel camp magnètic terrestre, però una part arriba a la Terra i interactua amb les molècules de l’atmosfera: les partícules carregades ionitzen els àtoms de l’aire i poden formar nuclis de condensació de núvols, que generen pertorbacions en el clima i el balanç energètic del planeta. Este és només un exemple de com els rajos còsmics influeixen en el sistema terrestre.

Els neutrins són partícules neutres —sense càrrega elèctrica— molt ràpides i lleugeres, que es produeixen en reaccions nuclears, com ara les que tenen lloc quan estos rajos còsmics entren en contacte amb la matèria. Com que estes partícules no interactuen pràcticament mai, resulta molt difícil detectar-ne. És per això que els físics s'hi refereixen com a "partícules fantasmes". Estudiar-les permet conéixer millor processos a gran escala que tenen lloc en l'espai exterior.

La xarxa d’esferes del KM3NeT aprofita el que es coneix com a radiació de Txerenkov. Una part dels neutrins que impacten contra la Terra alliberen una partícula carregada més pesada, el muó. El camp elèctric del muó excita les molècules de l'aigua del mar al seu pas, i estes reemeten eixa energia en forma de llum. Però com que el muó va més de pressa que el seu propi camp (en l'aigua), esta llum es va quedant arrere. Els mòduls esfèrics del detector capten esta traça de llum i la transformen en corrent elèctric per mitjà d'uns fotomultiplicadors. Mitjançant una sèrie de complexos càlculs, el senyal conjunt permet aleshores reconstruir la trajectòria i la velocitat del neutrí inicial i, finalment, l'energia. Podríem dir que el mar és com una lent que permet veure fantasmes.

Este descobriment no només confirma l’existència de neutrins en eixe rang energètic, sinó també l’eficàcia d’este mètode com a forma de detecció d’estes partícules. A dia de l’esdeveniment, el projecte comptava amb 21 línies de detectors operatives. Es preveu, tanmateix, que la infraestructura final en dispose de 230. Amb certa confiança, en un futur pròxim estarem encara més prop de resoldre l’enigma d’estes partícules misterioses, i dels processos en què s'originen.