How big is Neutrino de alta energía?

Un neutrino de alta energía es un neutrino que lleva una cantidad de energía muy grande, como los que llegan a la Tierra desde el espacio profundo. Los neutrinos son partículas elementales sin carga eléctrica y con una masa casi nula. Ningún experimento ha medido el tamaño de un neutrino, así que la cifra que se muestra no es una medición.

Tamaño

La línea de tamaño indica 15 zeptómetros, es decir, 1,5 × 10⁻²⁰ metros. Un zeptómetro es 10⁻²¹ metros, una milésima de milmillonésima de milmillonésima de metro. La notación 10⁻²¹ significa 1 dividido entre un 1 seguido de 21 ceros. El explorador no dice qué energía tiene su neutrino de alta energía, y ningún experimento ha medido el tamaño de neutrinos de ninguna energía.

Para los quarks, los experimentos han establecido al menos un límite superior de tamaño. Para los neutrinos, los físicos ni siquiera se han puesto de acuerdo en cómo debería definirse un tamaño. El Particle Data Group, que recopila las mediciones de partículas de todo el mundo, recoge límites para una magnitud llamada radio de carga del neutrino. También señala que el significado de esa magnitud sigue siendo objeto de discusión.

Lo que sí se conoce bien es lo pocas veces que los neutrinos interactúan con algo. Un neutrino solo siente dos de las cuatro fuerzas fundamentales, la fuerza débil y la gravedad. Al no tener carga eléctrica, las fuerzas eléctricas y magnéticas no lo empujan ni lo atraen, y tampoco siente la fuerza fuerte que une los quarks.

Comparaciones de tamaño

Aparte de la gravedad, un neutrino solo puede afectar a otra partícula mediante la fuerza débil, que llega a unos 10⁻¹⁸ metros. Eso es menos de una milésima del ancho de un protón, que mide unos 1,7 femtómetros (1,7 × 10⁻¹⁵ metros) de diámetro.
La mayoría de los neutrinos atraviesan de lado a lado toda la Tierra, de 12 742 kilómetros de diámetro, sin que nada los detenga.
La probabilidad de colisión crece con la energía. Un neutrino con una energía de 40 TeV (40 billones de electronvoltios, donde un electronvoltio es una unidad de energía diminuta) recorre en promedio aproximadamente el ancho de la Tierra antes de que la Tierra lo detenga.
Para atrapar los pocos neutrinos que sí interactúan, el detector IceCube, en el Polo Sur, vigila un kilómetro cúbico de hielo, con 5 160 sensores de luz colgados entre 1 450 y 2 450 metros bajo la superficie.

Neutrinos del espacio

Entre mayo de 2010 y mayo de 2012, IceCube registró 28 eventos de alta energía, muchos más que los aproximadamente 11 esperados de partículas producidas en la atmósfera de la Tierra. Los dos más energéticos llevaban unos 1 PeV cada uno, es decir, 1 000 TeV. En 2013, el equipo de IceCube informó de esos eventos como evidencia de neutrinos de alta energía procedentes del espacio.

El 13 de febrero de 2023, el detector ARCA del telescopio KM3NeT, a 3 450 metros de profundidad en el mar Mediterráneo, frente a Sicilia, registró un neutrino con una energía que se estima en unos 220 PeV. A fecha de 2026, es el neutrino más energético jamás observado. Esa única partícula llevaba aproximadamente tanta energía como una pelota de tenis soltada desde una altura de 6 centímetros.

Los científicos piensan que estos neutrinos proceden de los lugares más violentos del universo, como los alrededores de los agujeros negros supermasivos y las estrellas que explotan. Allí, unas partículas llamadas rayos cósmicos se aceleran hasta alcanzar energías enormes y pueden producir neutrinos.

Cómo se atrapan los neutrinos

Los neutrinos son la segunda partícula más abundante del universo, después de los fotones, las partículas de luz. Aun así, interactúan tan pocas veces que, en palabras del libro de texto Astronomy, de OpenStax, «la Tierra es más transparente para un neutrino que el cristal más fino y limpio para un fotón de luz». Atraparlos exige detectores enormes.

IceCube y KM3NeT vigilan enormes volúmenes de hielo o de agua de mar. Cuando un neutrino choca con algo, produce partículas con carga eléctrica que emiten un resplandor azulado llamado luz de Cherenkov. Unos sensores registran ese resplandor, y los físicos lo usan para determinar la dirección y la energía del neutrino.