Observatorio del espacio desde la Antartica.
Crédito: Keith Vanderlinde/Reuters/National Science Foundation.

La física cuántica es un área de la ciencia que definitivamente aún tiene muchas más preguntas que respuestas. En estos momentos, las investigaciones en el área no son pocas, pero muchos de los resultados que se pueden obtener por ahora son meramente teóricos, debido a la falta de instrumentos de medición capaces de trabajar en esta área. Por esto, cuando un centro de detección en la Antártica captó una partícula de antimateria fuera de lo común, físicos y científicos no pudieron evitar mostrar su interés.

Debido a este, se analizó por años lo captado por el Observatorio de Neutrinos IceCube. El registro original, que presentó la posibilidad de una partícula de antimateria llena de energía como ninguna otra antes registrada, se dio en el 2016.

Sin embargo, las investigaciones se prolongaron hasta el presente 2021. Solo ha sido ahora que se ha revelado en una publicación de la revista Nature que efectivamente el neutrino detectado era un nuevo y raro tipo de partícula de antimateria que anteriormente solo existía en la teoría.

Antártida registra la partícula de antimateria más energética de la historia

La publicación del 10 de marzo, que tuvo como autor al Observatorio IceCube reveló que durante el 2019 una partícula de antimateria chocó contra la superficie de la Antártida. En general, esto no sería noticia, ya que dichas partículas siempre están en movimiento.

Sin embargo, esta ocasión fue diferente, porque los niveles de energía presentados por el neutrino no eran como nada que los investigadores hubieran visto antes. De hecho, este presentaba una energía total de 6,3 mil teraelectronvoltios (TeV), el equivalente a un enjambre de 6,3 mil mosquitos.

Debido a esta cantidad de energía, se ha podido identificar a este neutrino como la partícula de antimateria: bosón W. Una que, hasta estos momentos, solo existía sustentada en las teorías de resonancia de Glashow.

Sobre la resonancia de Glashow

Este evento ocurrido en la Antártida con la partícula de antimateria, aunque extraordinario por su rareza, no nos ha tomado tan desprevenidos. Esto debido a las teorías presentadas en los años sesenta por el físico Stephen Glashow.

Para ese entonces, Glashow trabajaba como investigador de posgrado en el Instituto Nórdico de Física Teórica de Dinamarca. Fue entonces cuando propuso por primera vez la posibilidad de existencia del bosón W.

Sin embargo, las oportunidades de reproducirlo eran mínimas. Todo ya que, para que esta partícula de corta duración se creara, sería necesario que un antineutrino lleno de energía colisionara a gran velocidad con un electrón. Incluso ahora, en nuestros laboratorios de la actualidad no se han desarrollado las condiciones como para poder recrear artificialmente esta partícula.

Ahora, con este descubrimiento, se consolida otra evidencia que le da más fuerza al Modelo Estándar de la física de partículas.

La partícula de antimateria hiperenergética: un regalo del espacio

Comprender los procesos que ocurren en el mundo de la física cuántica y el comportamiento de sus partículas no es sencillo. Sobre todo porque muchos de sus números y representaciones se salen de lo que normalmente conocemos.

Por ejemplo, una sola partícula de antimateria, o neutrino, común tiene unos 2 billones de billones de billones de billonésimas de gramo como su masa total. Ahora, la partícula que cayó del cielo producto de la colisión espacial se diferenciaba no por su tamaño y masa, sino por la cantidad de energía que transportaba.

Como lo hemos dicho, equivale a 6,3 mil TeV. Cada uno de estos valores en general, representa la energía de un mosquito volando a 16 km/h. Ahora, esto implica que para tener el total de energía de la partícula hay que multiplicar la energía de esa velocidad 6,3 mil veces.

El total combinado equivale a una aceleración Mach-8.2. Es decir, 4 veces velocidad máxima de un F-16 y 450 veces más energía máxima que la que el Gran Colisionador de Hadrones puede producir.

Debido a estas claras limitaciones, hasta el momento no había sido posible probar la existencia del bosón W ni de la teoría de Glashow. Ahora, tuvimos la suerte de que el espacio nos regalara una demostración de sus capacidades y de haber contado con la tecnología en el momento y lugar indicados como para grabar el espectáculo.

Referencia:

Detection of a particle shower at the Glashow resonance with IceCube: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03256-1

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