CEPAN.-Los aceleradores de partículas más poderosos se encuentran en el espacio: algunas partículas subatómicas que llueven desde el espacio a la atmósfera terrestre tienen energías más de cien millones de veces mayores que las generadas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más potente del mundo. Sin embargo, es aún un misterio cómo estas partículas llamadas ‘rayos cósmicos’ son aceleradas a esas energías. Utilizando el mayor telescopio de neutrinos del mundo, el detector IceCube en la Antártida, los científicos han investigado uno de los posibles tipos de superaceleradores cósmicos y han descubierto que probablemente no son la principal fuente de los rayos cósmicos de mayor energía. Este resultado invita a una revisión de una de las hipótesis principales sobre el origen de partículas cósmicas muy energéticas, según publica la colaboración internacional de IceCube en Nature.

La radiación cósmica, que fue descubierta hace 100 años, es como una lluvia constante de partículas procedente del espacio exterior. Los científicos conocen su existencia, pero desconocen su origen. Las partículas de la radiación cósmica están cargadas eléctricamente y, en su viaje por el espacio, son desviadas por numerosos campos magnéticos, por lo que no se puede determinar su procedencia a partir de la dirección de la que proceden.

Los agujeros negros supermasivos situados en el centro de galaxias activas y las explosiones de rayos gamma (GRBs, por sus siglas en inglés) son prometedores candidatos a ser las fuentes de estas partículas de muy alta energía. Los científicos creen que los estallidos largos de rayos gamma proceden del colapso de una estrella muy masiva en una galaxia distante, lo que produce un agujero negro.

Partículas 'fantasma'

Este proceso genera energía suficiente para acelerar las partículas subatómicas de la radiación cósmica a las energías observadas. Sin embargo, los neutrinos deben producirse junto a estos núcleos atómicos de altas energías. Estas partículas fantasma son primos ultra-ligeros del electrón que viajan sin interactuar apenas con la materia, por lo que se necesitan detectores enormes para verlos. IceCube es el telescopio de neutrinos más preciso del mundo, y usa el hielo del Polo Sur como detector. Por debajo de la superficie del hielo, distribuidos en un kilómetro cúbico de hielo antártico, se encuentran 5000 fotomultiplicadores con los que IceCube traza las extremadamente infrecuentes colisiones entre un neutrino con un núcleo atómico.

IceCube ha investigado alrededorde 300 GRBs observados entre 2008 y 2010. Si estos estallidos de rayos gamma son las fuentes de partículas muy energéticas de la radiación cósmica, los neutrinos producidos en ellos alcanzarían la tierra directamente, ya que son eléctricamente neutros y por tanto no son desviados por campos magnéticos. Sin embargo, IceCube sorprendentemente no ha encontrado una sola señal de neutrinos que corresponda con los 300 GRBs observados.

Carlos Pobes informa desde el Polo

Carlos Pobes, investigador formado en la Universidad de Zaragoza y el CPAN que se encuentra operando el detector IceCube, explica desde su aislamiento en la base científica norteamericana Admunsen-Scott (lo que se conoce como winterover): “Los modelos que sugieren que los rayos cósmicos de más alta energía son originados en las explosiones de rayos gama (GRB) implican también la producción de neutrinos de alta energía, que IceCube debería haber detectado. Este resultado negativo implica que, o bien los GRB no son las fuentes de los rayos cósmicos de más alta energía, al menos no sus únicas fuentes, o bien que los modelos utilizados para predecir el flujo de neutrinos no son correctos. En ambos casos, es un resultado de gran interés”.

Según Pobes, "estos resultados se han obtenido con los datos de 2008 y 2010, cuando el detector estaba a medio construir, con 40 en 2008/2009 y 59 en 2009/2010 cadenas de fotomultiplicadores en lugar de las 86 que tiene actualmente. Ya se están analizando datos de las últimas fases del experimento, con lo que es de esperar que se puedan mejorar estos resultados”. En IceCube participan 250 físicos de 40 institutos de 10 países.