Cada segundo, una lluvia invisible de mensajeros cósmicos cruza nuestra vida sin que lo notemos.
Según Juan de Dios Zornoza (Universidad de Valencia), miles de millones de estas partículas nos atraviesan día y noche. Interactúan tan poco con la materia que solo detectores gigantes en hielo o en el mar, como IceCube y ANTARES/KM3NeT, logran captar sus señales.
Carlos Alberto Argüelles (MIT) explica que dan acceso a regiones donde la luz no puede salir, como el núcleo solar o cercanías de agujeros negros.
La aparente paradoja es clara: son abundantes en el universo, pero casi nunca chocan con otra partícula. Por eso se requiere instrumentación a gran escala y profundidad para distinguirlas del ruido de fondo.
En este artículo veremos qué son, por qué atraviesan la materia, de dónde vienen, cómo y dónde se detectan, y cuáles son las fronteras actuales de la investigación, con enfoque en Chile y la colaboración internacional.
Puntos clave
- Una lluvia constante de neutrinos cruza el cuerpo humano cada segundo.
- Son mensajeros únicos que revelan procesos donde la luz no llega.
- Detectores como IceCube y KM3NeT operan a gran profundidad para captarlos.
- Su escasa interacción requiere arrays enormes y análisis riguroso.
- Estudiarlos ayuda a entender el Sol, agujeros negros y física fundamental.
Del misterio cotidiano a la gran física: por qué estos “viajeros” del universo nos atraviesan cada segundo
Cada instante, miles de millones de partículas impactan la Tierra por centímetro cuadrado cada segundo.
Una lluvia incesante: miles de millones por centímetro cuadrado
Esta corriente incluye neutrinos que atraviesan la atmósfera con mínima interacción.
Al carecer de carga, no se desvían por campos magnéticos y viajan en línea recta desde su fuente.
¿Por qué entenderlos hoy es clave para la ciencia en Chile y el mundo?
Argüelles destaca que estos mensajeros ofrecen direcciones precisas hacia eventos astrofísicos que la luz no puede revelar.
Proyectos como IceCube y ANTARES/KM3NeT reúnen cientos de investigadores que analizan datos enviados por satélite.
Ese trabajo colaborativo abre la puerta a estudiar entornos opacos, como el interior del Sol o los alrededores de agujeros negros.
- Valor estratégico: permiten una astronomía multi-mensajero con alcance en Chile.
- Impacto temporal: medir flujos a lo largo de los años ayuda a resolver preguntas sobre aceleración de alta energía.
| Mensajero | Desvío por campos | Penetración | Útil para |
|---|---|---|---|
| Luz | Sí | Baja (absorción) | Imágenes ópticas |
| Rayos cósmicos | Sí | Media | Partículas energéticas |
| Neutrinos | No | Muy alta | Origenes ocultos |
Los neutrinos atraviesan todo: la interacción nuclear débil y la ausencia de carga eléctrica
Su capacidad para cruzar capas densas se explica en dos rasgos clave: no llevan carga eléctrica y casi no participan en las fuerzas que dominan la materia cotidiana.
La “magia” física detrás: sin carga, masa diminuta y alcance ultracorto de la fuerza débil
Al ser neutras, estas partículas ignoran la interacción electromagnética que detiene a protones y electrones. Así, atraviesan materiales sin desviarse.
Su interacción principal es la nuclear débil, una fuerza con alcance tan corto que solo actúa al rozar otras partículas. Por eso las colisiones son raras.
- La masa es minúscula; sienten la gravedad, pero su efecto es irrelevante a escala de partícula.
- Un ejemplo extremo: se necesitaría una plancha de plomo de un año luz de espesor para que la mitad interactúe.
- Cada partícula tiene baja probabilidad de chocar, pero el flujo de partículas es gigantesco.
Gracias a esta física, emergen de zonas profundas del Sol y de estrellas casi sin alteración. Entender la fuerza responsable de esas raras colisiones es vital para diseñar detectores y modelos en astrofísica chilena y global.
Qué son los neutrinos: leptones, tipos, masa pequeña y oscilaciones que cambian su “identidad”
Propuestos por Wolfgang Pauli en los años 30 y observados por primera vez en los años 50, son leptones neutros y muy ligeros.
Como familia, comparten parentesco con el electrón pero con una masa al menos un millón de veces menor. Esa diminuta masa obliga a revisar modelos sobre su origen y simetrías fundamentales.
Leptones sin carga eléctrica: tipos y naturaleza
Existen varios sabores o tipos: electronico, muónico y tauónico. Cada uno lleva su firma en detectores y en reacciones en laboratorio.
Una masa enigmática y el mecanismo see‑saw
La masa real plantea preguntas. El mecanismo see‑saw propone que partículas pesadas, quizá neutrinos estériles, empujan hacia abajo la masa observada. Esto abriría puertas a nueva física más allá del Modelo Estándar.
Oscilaciones: cómo cambian durante el viaje
El hallazgo de las oscilaciones mostró que estos mensajeros pueden transformarse de un sabor a otro en su vida de viaje. Esa propiedad obliga a contar con detectores sensibles que reconstruyan qué llegó y cómo evolucionó.
- Historia breve: postulados en los años 30, detectados por primera vez en los años 50.
- Importancia práctica: entender su naturaleza y masa es clave para interpretar señales astrofísicas y experimentales.
De dónde vienen: Sol, estrellas y galaxias activas; mensajeros directos a través del espacio
El Sol es la principal fuente que nos alcanza a diario. En su núcleo, la fusión que convierte hidrógeno en helio genera dos neutrinos por cada núcleo de helio formado. Se liberan trillones y trillones de partículas por segundo; muchas llegan a la Tierra en cuestión de segundos.
Desde el corazón solar
Del centro solar emergen emisiones continuas que transportan información sobre procesos de energía interna. Cada segundo, del Sol llegan millones por centímetro cuadrado que cruzan la atmósfera sin detenerse.
Mensajeros directos a través del espacio
Además del Sol, supernovas y núcleos de galaxias activas producen flujos de distintas energías. A diferencia de la luz, que puede ser bloqueada por polvo o gas, y de los rayos cargados que se desvían, estos mensajeros viajan en línea recta.
“Su trayectoria recta permite trazar la dirección de la fuente y estudiar regiones opacas del universo.”
- Permiten mapear fuentes ocultas, incluso cerca de agujeros negros.
- En catálogos modernos ya emergen correlaciones entre detecciones y galaxias activas cercanas.
Para saber más sobre estos mensajeros cósmicos y cómo los detectamos, existen recursos y estudios activos en Chile y el mundo.
Cómo los detectamos bajo hielo y mar: luz Cherenkov, beta inversa y grandes profundidades
Bajo capas de agua y hielo, sensores captan destellos que revelan interacciones raras. Este experimento combina transparencia y volumen para transformar un pulso débil en una señal clara.
Luz Cherenkov en hielo y agua
Cuando una partícula cargada, como un muón secundario, viaja más rápido que la velocidad de la luz en ese medio, genera un cono azul detectable.
Arrays como IceCube y ANTARES registran esos conos con fotomultiplicadores en cuerdas que permiten triangular dirección y energía.
Desintegración beta inversa
En este canal, un neutrino es absorbido por un protón que se convierte en neutrón y emite un positrón.
La aniquilación produce dos fotones con energía precisa y un tercer fotón al capturarse el neutrón. Esa firma ayuda a distinguir eventos reales.
Silencio de fondo y grandes profundidades
Se colocan sensores a kilómetros de hielo o a 2.500 metros bajo el mar para reducir ruido de rayos cósmicos.
La comparación con una plancha de plomo ilustra la rareza de la interacción, pero aquí se usan medios transparentes para captar luz.
Los grandes observatorios y los enigmas actuales: IceCube, ANTARES/KM3NeT, Super‑K y el caso ANITA
Grandes observatorios han convertido hielo y mar en telescopios que exploran el universo invisible. Estos proyectos combinan volumen, profundidad y tecnología para captar señales raras y energéticas.
Antártida y mar profundo: IceCube y KM3NeT
IceCube opera con miles de sensores en un kilómetro cúbico de hielo en el Polo Sur. Ha asociado neutrinos de alta energía con fuentes extragalácticas como NGC 1068.
En el mar mediterráneo, ANTARES —a 2.500 m— dará paso a KM3NeT, con sitios frente a Francia, Sicilia y Grecia. Esa cobertura complementa la visión de IceCube.
Hitos históricos: Homestake y Super‑Kamiokande
El experimento Homestake, en los años 60, fue pionero en detectar neutrinos solares desde una mina a 1.500 m. Más tarde, Super‑Kamiokande permitió imágenes del Sol usando solo estas partículas y estudia supernovas.
ANITA y los eventos “ascendentes”
ANITA, un globo con decenas de antenas sobre la Antártida, busca impulsos de radio de energías ultraltas. Reportó sucesos aparentemente “ascendentes” en 2016 y 2018.
“Podrían deberse a reflexiones de rayos cósmicos en el hielo o a fenómenos aún no explicados.”
- Colaboración: científicos e investigadores de muchos países analizan datos y contrastan hipótesis.
- Panorama: por primera vez se perfila un mapa de fuentes de alta energía gracias a coincidencias temporales y direccionales.
Para una visión amplia de otros proyectos y técnicas, revisa esta lista de experimentos.
Conclusión
Para concluir, la investigación sobre estas partículas conecta detectores gigantes con preguntas profundas del universo. Son leptones sin carga eléctrica que interactúan por la fuerza nuclear débil, viajan en línea recta desde su fuente y apenas se mezclan con la materia.
Detectores como IceCube, ANTARES/KM3NeT y Super‑Kamiokande emplean luz Cherenkov y beta inversa en hielo y mar a cientos y miles de metros de profundidad para separar unos pocos eventos entre miles millones de pasos. Casos abiertos —ANITA, mecanismos see‑saw y experimentos como BEST— siguen impulsando nuevas hipótesis.
El estudio del neutrino promete responder sobre masa, jerarquías y conexiones con la materia oscura. Con más datos y colaboración, científicos e investigadores chilenos pueden liderar aportes clave a esta física y a la astronomía multi‑mensajero.
