Un telescopio submarino en el Mediterráneo pone a prueba las leyes de Einstein

En las profundidades del Mediterráneo, donde la oscuridad es casi total, KM3NeT busca algo más esquivo que un pez de las profundidades: señales que sugieran que las leyes de la física podría no ser tan universales como aparentan. Este análisis, que ha sido detallado por Agencia SINC, ha examinado miles de neutrinos con el propósito de poner a prueba uno de los fundamentos de la relatividad.

El resultado no ha derribado a Einstein. Sin embargo, tampoco ha cerrado la puerta a nuevas teorías físicas. Los datos no indican ninguna infracción a la invariancia de Lorentz, el principio que sostiene que las leyes físicas deben operar de igual manera para observadores en movimiento uniforme. Pero sí permiten acotar con más precisión dónde podrían hallarse sus posibles fisuras.

Un detector suspendido bajo el agua

La estrella de esta historia es KM3NeT/ORCA, una red de sensores que se sitúa a aproximadamente 2.450 metros de profundidad frente a las costas de Tolón, en Francia. Este telescopio aún está en fase de construcción y, para el análisis realizado, se emplearon únicamente sus seis primeras unidades de detección.

A lo largo de 1,4 años, un equipo internacional se dedicó a analizar 5.828 eventos candidatos a neutrinos atmosféricos. Estas partículas surgen cuando los rayos cósmicos colisionan con la atmósfera y apenas tienen interacción con la materia. Tienen la capacidad de atravesar la Tierra como si el planeta fuera casi transparente en términos neutrínicos.

El detector se beneficia de una consecuencia más observable de esos choques. Cuando un neutrino colisiona con una partícula en el agua, genera otras partículas que emiten un destello azul conocido como luz de Cherenkov. Los sensores capturan ese resplandor y reconstruyen la energía y la trayectoria de llegada.

La pista está en las oscilaciones

No todos los neutrinos son iguales. Existen tres tipos o “sabores”: electrónico, muónico y tauónico. Además, durante su trayecto, pueden transformarse de uno a otro, en un fenómeno denominado oscilación de neutrinos.

Si la invariancia de Lorentz no se cumpliera, esas transformaciones podrían mostrar alteraciones. Por ejemplo, la probabilidad de que un neutrino muónico se convierta en tauónico podría verse influenciada de manera inesperada por su energía o por la distancia recorrida.

Los investigadores compararon sus observaciones con las predicciones del modelo estándar. El resultado fue un pleno acuerdo: no apareció ninguna señal estadísticamente convincente de desviación. El estudio, publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, establece límites experimentales especialmente precisos, incluidos los primeros límites directos respecto a ciertos efectos vinculados con neutrinos muónicos y tauónicos.

Un “no” que también es ciencia

Que no se haya detectado ninguna violación no implica que sea imposible. Significa que, en función de la precisión lograda, cualquier efecto de ese tipo debe ser menor de lo que el detector puede discernir. En la ciencia, un resultado nulo puede ser tan relevante como un descubrimiento impresionante: ayuda a reducir el número de explicaciones posibles.

La sensibilidad alcanzada es notable, dado que se obtiene de una versión inicial del telescopio. Sus límites ya compiten con los alcanzados por instalaciones de larga trayectoria como IceCube, en la Antártida, y Super-Kamiokande, en Japón. Una vez que KM3NeT complete su despliegue, contará con dos instrumentos complementarios y una ventana privilegiada hacia el universo invisible.

• ORCA se centrará en estudiar a fondo las oscilaciones de neutrinos atmosféricos.
• ARCA se dedicará a rastrear partículas de altísima energía procedentes de fenómenos cósmicos violentos.
• Esta red también tendrá la capacidad de buscar señales relacionadas con supernovas y otros eventos transitorios.
• Entre las particularidades del proyecto, destaca que el agua del mar actúa a la vez como escudo y como detector. Su profundidad atenúa el ruido provocado por otras partículas, mientras que su transparencia facilita la captura de los destellos azulados de las colisiones. Y aunque Einstein sigue saliendo bien parado, cada nuevo resultado hace que el refugio disponible para una física que quiera contradecirlo se vuelva cada vez más pequeño.