Hace solo ocho años que se puso en marcha el detector IceCube, un centro de investigación ubicado en el Polo Sur para detectar neutrinos que emanan del cosmos. Tres años después, comenzó a registrar los primeros resultados trascendentales. La detección deLos neutrinos energéticos de IceCube hicieron viables opciones completamente nuevas para explicar cómo funciona nuestro universo. "Estos neutrinos con su considerable energía son mensajeros cósmicos que nunca hemos encontrado antes y es extremadamente importante que comprendamos exactamente lo que nos están diciendo", explicó el Dr.Ranjan Laha, de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz JGU .Trabajando en colaboración con un colega de la Universidad de Stanford en los Estados Unidos, el físico con sede en Mainz ha presentado una nueva hipótesis sobre lo que podría ser este mensaje interestelar. Los dos físicos han calculado quelo que se ha detectado podría ser la pista de una partícula tau de alta energía que transitó el detector IceCube.
Los neutrinos son partículas que tienen muy poca o ninguna masa, lo que les permite pasar a través del material casi inadvertido y hace que sean extremadamente difíciles de detectar. Pero por esta misma razón, estas partículas evasivas son particularmente importantes para la ciencia porque se originan por la explosiónLas estrellas y otros fenómenos astrofísicos de alta energía en las profundidades más lejanas del espacio desde donde viajan a la Tierra prácticamente sin obstáculos, lo que nos da una idea de lo que está sucediendo allí. En el caso del Observatorio de Neutrinos IceCube, los elementos detectores individuales están enterrados en elEl hielo antártico y distribuido a través de un volumen de hielo de un kilómetro cúbico, donde están bien protegidos contra los efectos de posibles factores de interferencia. El equipo del proyecto informó la detección de neutrinos de alta energía desde el espacio por primera vez en 2013. Numerosos eventos relacionados hanregistrado desde entonces. El equipo de IceCube responsable del programa científico consta de 300 físicos de 49 eninstituciones basadas en 12 países e incluye investigadores de JGU.
Pista de alta energía presumiblemente no generada por un neutrino muón
Matthew Kistler, de Stanford, y Ranjan Laha, de la Universidad de Mainz, han analizado los diversos eventos, cuyo objetivo es intentar explicar un enigma particular: en junio de 2014, los sensores IceCube detectaron una partícula con una energía extraordinariamente alta. Los cálculos mostraron que la partícula depositada2.6 voltios de petaelectrones PeV, en otras palabras, 2.6 billones de voltios de electrones. A modo de comparación, las colisiones entre protones en el Gran Colisionador de Hadrones LHC en el CERN, el acelerador de partículas más grande del mundo, ocurren con una energía de solo 13billones de electronvoltios.
"La pista registrada en junio de 2014 arroja todo tipo de preguntas", dijo Laha, señalando que este es el evento máximo de alta energía registrado hasta la fecha. "Las preguntas más importantes es qué tipo de neutrino dejaría una pista comoesto ". Hay tres tipos de neutrinos: electrones, muones y neutrinos tau.
Buscando una respuesta, los dos físicos primero basaron sus investigaciones en la suposición estándar de que el rastro había sido producido por un muón. Después de la colisión con un núcleo atómico, un neutrino muón se habría transformado en un muón y, por lo tanto, habría sidocapturado por los sensores ópticos del detector IceCube. "Sin embargo, hemos demostrado que esta hipótesis es limitada", explicó Laha. En cambio, los dos investigadores proponen una interpretación completamente nueva y poco convencional del evento: la pista podría ser la de un alto-energía tau lepton. Para ser registrado por el detector con una energía de 2.6 PeV, el supuesto neutrino tau debería haber tenido una energía inicial de al menos 50 PeV ". Una partícula tau que puede pasar a través de un detector con una longitud deun kilómetro sin descomposición y además liberando energía de 2.6 PeV debe originarse de un neutrino con energía significativamente mayor ", agregó Laha." Suponiendo que este sea el caso, esto se abre completamente inesperado.posibilidades, a saber, que la astrofísica debería comenzar a buscar neutrinos con una energía de hasta 100 PeV ".
Los dos investigadores también llegaron a la conclusión de que el evento 2.6 PeV probablemente fue causado por un componente del espectro de neutrinos previamente desconocido para los astrofísicos. Por lo general, se espera cierta continuidad cuando se trata de los eventos registrados por IceCube. Sin embargo,la brecha entre el evento declarado con la energía más alta capturada hasta la fecha y los otros datos registrados es inusualmente grande.
"Todavía no sabemos realmente qué causó la pista 2.6 PeV. En general se supone que es un muón en tránsito. Mostramos que también es posible ser una partícula tau en tránsito", concluyó Laha. "Consideramos este eventotan importante que creemos que debería examinarse más de cerca. Y necesitamos más datos para poder descubrir más y decodificar este mensaje que nos envió el cosmos ".
Ranjan Laha es investigador postdoctoral y miembro del grupo de trabajo del Profesor Joachim Kopp, Profesor de Física Teórica de Partículas en el Clúster de Excelencia de Física de Precisión, Interacciones Fundamentales y Estructura de la Materia PRISMA.
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Materiales proporcionado por Johannes Gutenberg Universitaet Mainz . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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