KM3NeT
KM3NeT es un telescopio de neutrinos en el Mediterráneo. En lugar de construir un detector, aprovecha el propio mar: sensores de luz cuelgan de cabos en el agua y esperan a que un neutrino desencadene un destello de luz en la profundidad.
El proyecto es la contrapartida europea de IceCube, en el polo sur.
Dos instalaciones, dos cometidos
KM3NeT consta de dos partes con finalidad distinta — la misma técnica, solo que con otras distancias entre los sensores.
ARCA se encuentra a unos cien kilómetros de Sicilia, a unos 3 500 metros de profundidad. Los cabos están muy separados entre sí, de modo que se vigile un volumen lo mayor posible. ARCA busca neutrinos procedentes del espacio — de núcleos galácticos activos, de restos de supernova y de otros aceleradores cósmicos. Eso es astronomía de neutrinos.
ORCA se encuentra frente a Tolón, a unos 2 450 metros de profundidad. Aquí los sensores están próximos unos de otros, para registrar también neutrinos de menor energía. ORCA mide neutrinos atmosféricos que han atravesado la Tierra y determina a partir de ellos, por el efecto MSW, el orden de las masas de los neutrinos.
De un mismo modo de construcción surgen así dos programas de investigación completamente distintos.
Por qué el mar
El agua de mar es transparente, profunda y está disponible gratuitamente. La columna de agua situada encima detiene la mayor parte de los muones cósmicos, que de otro modo taparían cualquier señal.
El procedimiento tiene también inconvenientes. El agua de mar contiene potasio-40, que es radiactivo y luce al desintegrarse. Y en las profundidades marinas viven organismos que emiten bioluminiscencia. Ambas cosas generan un fondo permanente que hay que descontar por cálculo.
En cambio el agua es ópticamente más transparente que el hielo y dispersa menos la luz. El hielo antártico contiene fronteras de grano y capas de polvo de épocas climáticas pasadas, en las que la luz cambia de dirección. KM3NeT determina por ello la dirección de una partícula con mayor nitidez que IceCube — lo que resulta decisivo para asignarla a una fuente en el cielo.
La construcción de los sensores
Los sensores de luz se alojan en esferas de vidrio de unos 43 centímetros de diámetro que resisten la presión de las profundidades marinas. Cada una contiene 31 pequeños fotomultiplicadores en lugar de uno solo grande.
Esta forma constructiva es una peculiaridad de KM3NeT y tiene una razón muy concreta: ya a partir de una sola esfera puede leerse de qué dirección procedía la luz, porque los tubos miran en direcciones distintas. Además, una señal auténtica de partícula, que alcanza varios tubos a la vez, se distingue con claridad del ruido de uno solo.
Los cabos se llevan enrollados hasta el fondo del mar y allí se despliegan por sí solos — una técnica que ahorra el empleo de sumergibles.
Un suceso extraordinario
En febrero de 2025 la colaboración informó en Nature sobre un suceso del 13 de febrero de 2023, registrado en el detector ARCA.
Un muón atravesó la instalación casi horizontalmente y con un brillo extraordinario. La energía estimada del neutrino que lo originó se sitúa en el entorno de unos 220 petaelectronvoltios — el neutrino de mayor energía jamás observado, más de un orden de magnitud por encima de lo que IceCube había visto hasta entonces.
De dónde procede es una cuestión abierta. Son posibles un acelerador cósmico de energía extremadamente alta o un llamado neutrino cosmogénico, que se origina cuando la radiación cósmica choca con la radiación de fondo de microondas.
Resulta notable que un único suceso de esta clase sostenga siquiera una publicación en Nature. Muestra lo escasos que siguen siendo los datos en las energías más altas.
Situación
Ambas instalaciones se van ampliando por etapas y miden ya durante ese proceso. Este modo de construcción tiene una ventaja: cada cabo anclado adicionalmente agranda el detector sin que haya que interrumpir el funcionamiento.
Términos relacionados
- IceCube — la contrapartida en el hielo
- Astronomía de neutrinos — el campo de investigación
- Neutrinos atmosféricos — la fuente para ORCA
- Radiación de Cherenkov — el principio de detección
Fuentes
- Colaboración KM3NeT: Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT, Nature 638, 376 (2025).
- Colaboración KM3NeT: Letter of Intent for KM3NeT 2.0, Journal of Physics G 43, 084001 (2016).