Se han detectado neutrinos con una energía tan alta que el modelo estándar no puede explicarlos

Aunque los neutrinos son partículas misteriosas, son notablemente comunes. Miles de millones de neutrinos atraviesan tu cuerpo cada segundo. Pero los neutrinos rara vez interactúan con la materia regular, por lo que detectarlos es un gran desafío de ingeniería. Incluso cuando los detectamos, los resultados no siempre tienen sentido. Por ejemplo, recientemente detectamos neutrinos que tienen tanta energía que no tenemos idea de cómo se crean.

Un detector de neutrinos suele ser una gran cámara llena de agua pura o hielo. Dentro de esta cámara hay detectores muy sensibles. Los neutrinos no se observan directamente. En cambio, un detector de neutrinos espera que un neutrino golpee contra un átomo. Cuando lo hace, puede crear leptones cargados, como un electrón, un muón o un tauón. Estas partículas cargadas también pueden producir luz. Entonces, al detectar la luz o los leptones, sabemos que un neutrino ha interactuado con el detector.

La mayoría de los neutrinos que detectamos son neutrinos solares, producidos por fusión nuclear en el núcleo del Sol. Pero cosas como las supernovas y los estallidos de rayos gamma también producen neutrinos. Se ha centrado un gran esfuerzo en la detección de estos extrasolar neutrinos.

Uno de los mejores detectores de neutrinos es el Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida. La Antártida es un gran lugar para un observatorio de neutrinos porque su gruesa capa de hielo es excelente para absorber todo tipo de partículas perdidas, como rayos cósmicos y rayos gamma, que pueden interferir con sus detectores sensibles. Al enterrar el observatorio en el hielo, podemos estar seguros de que los eventos que detectamos son de neutrinos. El observatorio IceCube ha detectado neutrinos extrasolares varias veces.

Pero hay otro observatorio de neutrinos en la Antártida, y detecta neutrinos de una manera muy diferente. Conocida como la antena transitoria impulsiva ANtarctic, o ANITAes un detector de radio sensible que se monta en un globo. ANITA es un detector de radio porque cuando los neutrinos de alta energía chocan con el hielo antártico pueden crear luz de radio. Estos neutrinos son cientos de veces más potentes que los detectados por IceCube.

Cuando ANITA detectó estos neutrinos de alta energía, causó un poco de revuelo porque parecían provenir de neutrinos que pasaban a través de la Tierra antes de golpear el hielo antártico. Esto es lo que esperaría si algún poderoso evento astrofísico creara una corriente de neutrinos en la dirección de la Tierra. Pero si ese es el caso, estos neutrinos también desencadenarían eventos que IceCube podría detectar.

Entonces, IceCube Collaboration buscó eventos de detección que ocurrieron al mismo tiempo que el ANITA detecciones No encontraron evidencia de eventos correlacionados, lo que significa que no se debe a un poderoso evento de neutrinos a años luz de distancia. Esto es extraño porque eso deja dos posibilidades: o el ANITA dio falsos positivos debido a alguna falla en el diseño, o estos eventos de neutrinos son causados ​​por un proceso que se encuentra fuera del modelo estándar. Dentro del modelo estándar de física de partículas, no hay forma de producir neutrinos con una energía tan alta.

Este es solo un pequeño conjunto de eventos, por lo que hay razones para ser cauteloso con los resultados. Sin embargo, este último trabajo podría insinuar un nuevo ámbito de la física que aún no comprendemos.

Referencia: Aartsen, MG, et al. “Una búsqueda de eventos IceCube en dirección a los candidatos a neutrinos de ANITA.”