A 2.450 metros de profundidad, frente a la costa francesa de Tolón, una red de sensores registró el paso de miles de partículas que atraviesan la Tierra casi sin dejar rastro. El análisis de esas señales permitió a la colaboración internacional KM3NeT/ORCA someter a examen uno de los principios asociados a la relatividad de Albert Einstein: las leyes de la física parecen mantenerse iguales en todas las direcciones del universo.
El estudio examinó 5.828 eventos candidatos a neutrinos atmosféricos durante casi un año y cuatro meses. Los investigadores no detectaron desviaciones respecto de las predicciones vigentes, aunque lograron fijar límites más estrictos para las teorías que plantean posibles alteraciones de la llamada invariancia de Lorentz.
PUBLICIDAD
Los resultados se publicaron en Journal of Cosmology and Astroparticle Physics y corresponden a los primeros datos del detector ORCA, instalado en el fondo del mar Mediterráneo. La investigación busca responder una pregunta que todavía divide a la física teórica: si el espacio-tiempo es una estructura continua o si, en escalas extremas, podría tener una composición discreta.
El detector submarino que puso a prueba un principio de Einstein
El experimento se centró en la invariancia de Lorentz, una base de la relatividad que establece que las leyes físicas deben conservarse para observadores que se mueven a velocidad constante. En términos simples, una misma regla de la naturaleza debería dar el mismo resultado sin importar la orientación desde la cual se realice la medición.
PUBLICIDAD
Algunas propuestas que intentan unir la gravedad con la mecánica cuántica plantean que esa simetría podría fallar en condiciones muy extremas. Si existiera una excepción, las partículas podrían comportarse de manera distinta según su energía, su trayectoria o la distancia recorrida.
La investigadora Alba Domi, del Centro Erlangen para la Física de Astropartículas de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg, explicó que el objetivo va más allá de corroborar una teoría conocida. “Todavía no sabemos si nuestro espacio-tiempo es continuo o si podría estar compuesto por unidades discretas muy pequeñas”, afirmó la coautora del trabajo.
Los científicos intentan determinar si el universo se parece a una superficie lisa o si, en una escala imposible de percibir con instrumentos convencionales, está formado por fragmentos mínimos, similares a píxeles. Una ruptura de la invariancia de Lorentz podría dar una señal indirecta de esa estructura.
PUBLICIDAD
Los neutrinos permiten medir cambios casi imperceptibles
Para esa búsqueda, el equipo utilizó neutrinos atmosféricos, partículas subatómicas con una masa extremadamente baja y sin carga eléctrica. Su interacción con la materia es tan débil que pueden atravesar el planeta sin sufrir alteraciones apreciables.
Los neutrinos se originan, entre otras fuentes, cuando los rayos cósmicos chocan contra la atmósfera terrestre. Existen tres clases, que los físicos denominan sabores: electrónico, muónico y tauónico. Durante su recorrido, una de estas partículas puede transformarse en otra. Ese fenómeno recibe el nombre de oscilación de neutrinos.
Las probabilidades de esas transformaciones están calculadas con precisión en el modelo estándar de la física de partículas. Por eso, una diferencia entre las oscilaciones previstas y las observadas podría indicar que actúa un efecto que la teoría actual no contempla.
PUBLICIDAD
Los sensores de KM3NeT/ORCA no observan el neutrino de forma directa. Detectan, en cambio, la luz azul producida cuando una de estas partículas interactúa en el agua y genera otras partículas cargadas. Esa radiación, conocida como luz de Cherenkov, permite reconstruir la dirección y la energía del evento registrado.
La ubicación del telescopio reduce además la interferencia de otras partículas, entre ellas los muones producidos por los rayos cósmicos. La gran masa de agua que cubre los instrumentos funciona como un filtro natural.
Más de 5.800 neutrinos no mostraron desviaciones de la relatividad
Los datos analizados proceden de las primeras seis unidades de detección del proyecto, instaladas a unos 2.450 metros de profundidad frente a Tolón, en Francia. Los científicos compararon la energía de los neutrinos y su ángulo de llegada con las predicciones conocidas sobre sus oscilaciones.
PUBLICIDAD
El resultado coincidió con el modelo esperado. No apareció ninguna señal que indique una violación de la invariancia de Lorentz dentro de la sensibilidad alcanzada por el experimento.
El trabajo también estableció restricciones directas sobre posibles efectos en las transformaciones entre neutrinos muónicos y tauónicos. Según los investigadores, se trata de los primeros límites obtenidos para algunos de esos parámetros concretos.
El investigador doctoral Lukas Hennig, también integrante del Centro Erlangen para la Física de Astropartículas, destacó que la precisión obtenida resulta relevante porque ORCA aún opera en una fase inicial. “Estos resultados demuestran el potencial de KM3NeT/ORCA para poner a prueba principios fundamentales de la física, incluso utilizando un detector relativamente pequeño”, señaló.
PUBLICIDAD
Con casi un año y medio de registros, los límites alcanzados por el proyecto igualaron la precisión de instalaciones con más trayectoria, como IceCube, en el Polo Sur, y Super-Kamiokande, en Japón. Esa comparación se produce pese a que ORCA todavía no completó su despliegue.
La infraestructura de KM3NeT cuenta con un segundo detector, denominado ARCA, situado a unos 3.500 metros de profundidad frente a Sicilia, en Italia. Mientras ORCA estudia neutrinos atmosféricos de baja energía, ARCA está diseñado para captar partículas de energía mucho mayor procedentes de fuentes astrofísicas lejanas.
Esa diferencia puede resultar útil para los próximos análisis. Las teorías que admiten una ruptura de la invariancia de Lorentz prevén que sus efectos podrían hacerse más visibles cuando las partículas recorren distancias cósmicas y alcanzan energías elevadas.
PUBLICIDAD
“ARCA podría estar especialmente capacitado para este tipo de investigaciones a medida que acumulemos una muestra mayor de neutrinos astrofísicos”, sostuvo Domi. La expansión del detector y la incorporación de nuevos registros permitirán aumentar la sensibilidad de las mediciones y reducir aún más el margen para posibles desviaciones de la relatividad.
PUBLICIDAD
PUBLICIDAD
Últimas Noticias
Cómo es el zetaverso y por qué una teoría de partículas diminutas tardó más de 40 años en confirmarse
Un equipo de la Universidad de Cambridge obtuvo los primeros indicios de una desintegración subatómica buscada desde 1984. El resultado del experimento LHCb, presentado en el CERN, podría ayudar a investigar qué se esconde a distancias miles de billones de veces más pequeñas que un cabello humano
¿El sistema nervioso nació en el intestino? Una teoría cuestiona el origen del cerebro
Un artículo de opinión publicado en The Journal of Physiology analizó pruebas de fisiología y evolución para plantear que las funciones digestivas pudieron impulsar la aparición de las primeras redes neuronales
El Niño ya cambia la vida bajo el océano: detectan especies tropicales inesperadas en el Pacífico
Un estudio de científicos californianos registró temperaturas nunca vistas durante cuatro décadas frente a la Bahía de Monterrey y documentó el arribo de fauna propia de aguas cálidas
Dónde cayó el telescopio de la NASA: así fue el descenso de Swift a la Tierra
Una nave que durante casi 22 años detectó explosiones cósmicas volvió a la atmósfera sobre el norte de Indonesia. No hay confirmación de restos en superficie
Burro, asno, mula y burdégano: qué es cada uno y claves para distinguirlos
La denominación regional nombra al mismo équido doméstico, mientras el orden de los progenitores define dos híbridos con particularidades biológicas propias
