Científicos de Goddard dan a las partículas “proscritas” menos espacio para esconderse
22/10/2015 de NASA
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Francis Halzen, investigador principal de Ice Cube, explica la búsqueda de neutrinos de alta energía. Crédito: Javier Díez / IFIC.
El estudio de las partículas con las energías más altas del cosmos proporciona a los científicos un modo de comprobar lo bien que entienden las cuestiones más al límite de la física. Recientemente los científicos que trabajan en un gigantesco detector de partículas del Polo Sur han establecido récords con las observaciones de misteriosas partículas subatómicas llamadas neutrinos con las mayores energías detectadas. Si los neutrinos viajasen más rápido que la luz, algo que violaría la teoría de la relatividad de Einstein pero que está permitido en algunas teorías alternativas nuevas, estas medidas serían un modo de determinar cuánto están superando el límite de velocidad.
Los neutrinos son unas de las partículas fundamentales menos comprendidas. Los experimentos han demostrado que existen por lo menos tres variedades llamadas “sabores” y que cambian de un sabor a otro mientras viajan, un descubrimiento que ha merecido el premio Nobel de física de este año. Descubrimientos recientes basados en observaciones cosmológicas estiman que la masa conjunta de los tres sabores es menor que la millonésima parte de la masa de un solo electrón. Y sin embargo, según la relatividad, tener incluso una pequeña cantidad de masa significa que los neutrinos deberían de viajar más despacio que la luz en el vacío. La cuestión es si realmente lo hacen.
El experimento Ice Cube, construido dentro de un kilómetro cúbico de hielo glaciar límpido del Polo Sur, detecta unos 100 000 neutrinos atmosféricos al año. En noviembre e 2013 la colaboración científica que opera Ice Cube anunció pruebas de que habían detectado docenas de neutrinos de muy alta energía procedentes de más allá del Sistema Solar.
Usando las observaciones de Ice Cube, Floyd Stecker de Goddard y sus colaboradores fueron capaces de poner límites más estrechos a cuánto más rápido que la luz podrían viajar los neutrinos superlumínicos. Esto es gracias a que los neutrinos más rápidos que la luz deberían perder energía en sus viajes intergalácticos a través de varios mecanismos exóticos. El resultado es la aparición de una acumulación peculiar de neutrinos de baja energía y un brusco corte a energías más altas. “Por encima de cierto umbral de energía, que depende de su velocidad, los neutrinos más rápidos que la luz emitirán parejas de partículas subatómicas, incluyendo otros neutrinos”, explicó Stecker. Esto crea una acumulación de neutrinos alrededor de la energía umbral y un ausencia de neutrinos a energías más altas, el corte.
“Existen pruebas de un corte a energías por encima de los 3 PeV, donde esperamos tres o cuatro sucesos pero sólo uno ha sido detectado hasta la fecha”, sigue Stecker. “Si ese corte es producido realmente por neutrinos superlumínicos, entonces están superando la velocidad de la luz en sólo 5 partes por trillón”. En distancia, esto sería el equivalente una diferencia en el radio de la Tierra cientos de veces menos que un solo átomo de hidrógeno.
