Detectan por primera vez una nueva señal de las “partículas fantasma” que llegan desde el Sol

Los neutrinos siempre han sido un reto para la ciencia. Son tan escurridizos que atraviesan la Tierra, nuestros cuerpos y todo lo que encuentran sin prácticamente dejar rastro. Por eso se les conoce como “partículas fantasma”. Aun así, llevan información valiosa sobre lo que ocurre en el interior del Sol, una región que no podemos observar directamente.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha logrado detectar por primera vez una nueva señal producida por estos neutrinos solares. Se trata de una reacción extremadamente rara en la que un neutrino transforma un átomo de carbono-13 en nitrógeno-13 dentro de un enorme detector subterráneo. Este resultado abre una nueva forma de estudiar tanto a los neutrinos como a las reacciones nucleares poco comunes.

El experimento se llevó a cabo en SNO+, un detector esférico situado a unos dos kilómetros bajo tierra en SNOLAB, una instalación científica ubicada en una mina de Sudbury, Canadá. El corazón del detector es un gran recipiente acrílico lleno de centelleador líquido, rodeado por miles de tubos fotomultiplicadores que registran diminutos destellos de luz. Su profundidad y aislamiento son esenciales para bloquear la mayor parte de la radiación de fondo que podría confundir las mediciones.

En este entorno controlado, los científicos se centraron en un objetivo muy específico: las pocas moléculas de carbono-13 presentes de forma natural en el líquido centelleador. Cuando un neutrino solar muy energético golpea uno de esos núcleos, puede convertirlo en nitrógeno-13, un isótopo radiactivo inestable. Minutos después, ese nitrógeno-13 se desintegra y emite una nueva señal en forma de luz, que el detector es capaz de registrar.

Para poder separar estas señales reales del ruido de fondo, el equipo utilizó un método llamado “coincidencia retardada”. En la práctica, consiste en buscar dos destellos relacionados en el tiempo: primero, el impacto del neutrino sobre el carbono-13; después, pasados unos diez minutos, el brillo característico de la desintegración del nitrógeno-13 resultante. Este patrón doble funciona como una huella digital que permite identificar con mucha seguridad la interacción.

Los datos analizados corresponden a 231 días de toma continua de información, entre mayo de 2022 y junio de 2023. En ese intervalo, el detector registró un pequeño número de coincidencias con las características esperadas para este tipo de reacción. En total, se observaron alrededor de cinco eventos compatibles con neutrinos solares transformando carbono-13, una cifra que coincide bien con las predicciones teóricas para ese periodo.

Aunque el número pueda parecer muy bajo, precisamente ahí reside parte de la importancia del resultado. Los neutrinos raramente interactúan con la materia, y el carbono-13 es además un isótopo poco abundante. Ver incluso unos pocos casos confirmados demuestra que la técnica funciona y que es posible usar estos neutrinos como una especie de “haz de prueba” natural para estudiar reacciones nucleares que, de otro modo, serían casi inaccesibles.

Los neutrinos solares han sido protagonistas de algunos de los avances más importantes de la física de partículas en las últimas décadas. El experimento antecesor de SNO+ ya demostró que los neutrinos cambian de tipo mientras viajan desde el Sol a la Tierra, un hallazgo que llevó al Premio Nobel de Física en 2015. El nuevo resultado no repite ese descubrimiento, pero lo extiende: ahora los neutrinos se utilizan como herramienta para investigar otros procesos atómicos raros.

Este trabajo también ayuda a refinar los modelos que describen cómo se producen los neutrinos dentro del Sol y cómo interactúan con distintos núcleos. Cuanto mejor se conozcan estas reacciones, más precisas serán las estimaciones sobre la física del interior solar y sobre las condiciones en las que se generan estas partículas. Además, los mismos métodos podrían aplicarse en el futuro para estudiar neutrinos de otras fuentes, como supernovas o reactores nucleares.

Más allá del resultado concreto, el experimento muestra el poder de combinar grandes detectores subterráneos, técnicas de análisis muy cuidadosas y periodos largos de observación. Detectar unas pocas señales significativas en medio de millones de eventos de fondo es el tipo de desafío para el que fueron diseñados laboratorios como SNOLAB, que aprovechan la protección natural de la roca para crear algunos de los entornos de medida más silenciosos del planeta.

Los investigadores señalan que este es solo el primer paso. Con más tiempo de datos y mejoras en los métodos de análisis, esperan estudiar con mayor detalle estas interacciones raras y explorar otras reacciones posibles. Cada nueva señal de estas “partículas fantasma” añade una pieza más al puzzle de cómo funciona el Sol y de cuál es el papel de los neutrinos en la historia del universo.