Los astrónomos podrían haber detectado siete partículas fantasma que han atravesado la Tierra
Gracias a un observatorio situado en la Antártida, los astrónomos podrían haber encontrado siete partículas fantasma que han atravesado la Tierra.
El observatorio IceCube se encuentra en la Antártida porque es un lugar con menos interferencias humanas y el hielo puede actuar como medio de detección. El proyecto IceCube pretende observar partículas conocidas como neutrinos. Estas partículas son extremadamente ligeras y difíciles de detectar, ya que interactúan poco con el entorno.
Existen diferentes tipos de neutrinos y algunos de ellos pasan a través de nosotros de forma inadvertida todo el tiempo. Una fuente de neutrinos es el propio Sol, responsable de la mayor parte de los neutrinos que recibimos. Pero los neutrinos pueden ser extremadamente energéticos y proceder de regiones lejanas del universo. Estos neutrinos se denominan neutrinos astrofísicos.
Los neutrinos son de varios tipos y el más difícil de encontrar es el llamado neutrino tau astrofísico. Debido a la dificultad de detectarlos, se le ha dado el nombre de partícula fantasma. Un grupo de astrónomos que trabaja con el observatorio IceCube ha informado de que podría haber encontrado pruebas de siete partículas fantasma.
¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos son partículas representadas en el Modelo Estándar. Se clasifican como leptones y el nombre más famoso de esta clase es el electrón. Los neutrinos se consideran partículas fundamentales, lo que significa que son indivisibles y no tienen una estructura más pequeña en su interior.
Además, los neutrinos son muy ligeros y hubo un tiempo en que los físicos pensaban que ni siquiera tenían masa. Hoy se sabe que los neutrinos tienen una masa muy pequeña, lo que significa que la interacción gravitatoria también es débil. La única interacción que afecta considerablemente a los neutrinos es la interacción débil.
Tipos de neutrinos
Los neutrinos pueden ser de tres tipos distintos, denominados sabores: electrón, muón y tau. Cada uno de estos neutrinos está asociado a un tipo de proceso físico que le dio origen. En el caso del neutrino electrón, se asocia a la desintegración beta, mientras que el neutrino muón se asocia a las desintegraciones en las que interviene la partícula muón.
Uno de los tipos más interesantes es el neutrino tau, asociado a las partículas tau. Tienen algunas características que los diferencian de otros géneros de neutrinos, como ser más difíciles de generar y también tener una vida corta. Curiosamente, los neutrinos pueden cambiar de tipo a través de la oscilación de neutrinos.
El observatorio IceCube de la Antártida
El observatorio IceCube está diseñado para observar partículas difíciles de ver. Para sortear este reto, IceCube utiliza sensores ópticos como cuerdas colocadas en el hielo de la Antártida, que alcanzan una profundidad de casi 2 kilómetros. Cuando un neutrino interactúa con partículas en el hielo, crean un proceso llamado cascada de Cherenkov.
Observatorio de #Neutrinos IceCube tiene 5160detectores enterrados en cubo de 1km de lado en PoloSur #Antartica. Cuando un #Neutrino de alta energía interactúa con #Hielo produce una partícula q en su trayectoria emite radiación medible por los detectores. https://t.co/qXuw5rAY7i pic.twitter.com/TXeUD7CXcg
— Antarctica.cl (@Antarcticacl) August 19, 2018
La cascada de Cherenkov se produce cuando el neutrino interactúa con partículas de hielo y produce otras partículas. Este tipo de proceso genera una luz azulada característica que es detectada por los sensores. Analizando el patrón de luz asociado a las partículas generadas, es posible averiguar las propiedades de los neutrinos que han pasado.
Redes neuronales
A partir de los patrones de luz encontrados en un conjunto de datos observados durante 10 años, investigadores de la colaboración IceCube entrenaron un modelo de red neuronal convolucional capaz de identificar y clasificar. Las redes neuronales convolucionales utilizan capas de convolución que aprenden información de imágenes o tensores.
Este tipo de red se utiliza mucho en problemas científicos y de visión por ordenador. Muchos coches autónomos utilizan algoritmos basados en redes neuronales convolucionales porque la relación espacial es extremadamente importante. Pueden hacer predicciones y también clasificaciones.
Partículas fantasma encontradas
Cada patrón está asociado a algún proceso físico de alguna partícula o interferencia. El modelo entrenado fue capaz de identificar 7 posibles candidatos a neutrinos tau. Analizando con más detalle, el grupo de investigación llegó a la conclusión de que la posibilidad de que se trate de interferencias u otro tipo de fenómeno es muy baja. La mayor posibilidad es que estemos observando neutrinos tau astrofísicos.
Este descubrimiento es importante para la astronomía y la física. Los neutrinos tau astrofísicos se originan en procesos energéticos en partes distantes del universo. Es posible aprender más sobre estos procesos sin depender únicamente de la luz como único mensajero astrofísico.
Una nueva posibilidad
La astronomía multimensajero se hizo realidad con el descubrimiento de las ondas gravitacionales en 2015. Los neutrinos también se consideran mensajeros que pueden contribuir a esta área de la astronomía. Observar fenómenos a través de multimensajeros es importante para comprender los procesos físicos asociados.
Referencia de la noticia:
IceCube Collaboration 2024. Observation of Seven Astrophysical Tau Neutrino Candidates with IceCube. arXiv.