Detectaron una partícula de altísima energía y origen desconocido cayendo a la Tierra

Los científicos en los últimos años han logrado comprobar la existencia de diferentes partículas en el campo de la física con cada nuevo descubrimiento. La famosa “Partícula de Dios”, también conocida como el bosón de Higgs, es una de ellas. Otra es la partícula llamada “¡Dios mío!”, que es un rayo cósmico inimaginablemente energético.

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Ahora, investigadores japoneses han descubierto una partícula de altísima energía cayendo a la Tierra llamada “Amaterasu” en honor a Amaterasu Ōmikami, la diosa del sol y el universo en la mitología japonesa, cuyo nombre significa “brillando en el cielo”.

Esta partícula, que tiene un nivel de energía un millón de veces mayor que el que se puede generar incluso en los aceleradores de partículas más potentes de la humanidad, parece haber caído a la Tierra en una lluvia de otras partículas menos energéticas. Estos bits provienen de regiones lejanas del espacio y se conocen como rayos cósmicos.

Cuando los rayos cósmicos de energía ultra alta impactan la atmósfera de la Tierra, inician una cascada de partículas secundarias y radiación electromagnética en lo que se conoce como una extensa lluvia de aire. Algunas partículas cargadas en la lluvia de aire viajan más rápido que la velocidad de la luz, produciendo un tipo de radiación electromagnética que puede ser detectada por instrumentos especializados.

Uno de esos instrumentos es el observatorio Telescope Array en Utah, que encontró la partícula Amaterasu. Este misterioso evento parece haber surgido del Vacío Local, un área vacía del espacio que bordea la Vía Láctea.

El impacto del rayo sobre la Tierra fue capturado el 27 de mayo de 2021 en el marco del proyecto del Telescopio Array por un equipo internacional liderado por el profesor asociado Toshihiro Fujii de la Escuela de Ciencias y el Instituto Yoichiro Nambu de Física Teórica y Experimental de la Universidad Metropolitana de Osaka.

Los rayos cósmicos son partículas cargadas de energía que se originan en fuentes galácticas y extragalácticas y pueden alcanzar una energía de más de 1.018 electronvoltios o un exaelectrónvoltio (EeV), en torno a un millón de veces la potencia de los aceleradores de partículas más potentes fabricados por el ser humano.

Los de energía extremadamente alta, como el caso de Amaterasu, de 244 EeV o el equivalente a 2,4 billones de veces la energía del rayo de una tormenta convencional terrestre, son excepcionalmente raros.

“Cuando descubrí por primera vez este rayo cósmico de energía ultra-alta, pensé que debía haber habido un error, ya que mostraba un nivel de energía sin precedentes en las últimas tres décadas”, señaló el profesor Fujii en un comunicado publicado este viernes, coincidiendo con la publicación del artículo en la revista Nature. Hasta la fecha sólo se ha observado un rayo cósmico más potente, en 1991, el bautizado como Oh-My-God, con una energía de 320 EeV.

El equipo no ha logrado determinar la procedencia de Amaterasu, pero esperan que su descubrimiento y estudio allane el camino para esclarecer su origen y el de los propios rayos cósmicos.

“No se ha identificado ningún objeto astronómico prometedor que coincida con la dirección desde la que llegó el rayo cósmico, lo que sugiere posibilidades de fenómenos astronómicos desconocidos y orígenes físicos novedosos más allá del modelo estándar”, añadió.

Fujii señaló que el equipo sigue comprometido con el Telescopio Array y que en adelante buscan mejorar sus capacidades. El Telescopio Array es un detector experimental especializado en rayos cósmicos puesto en marcha en 2008 que consta de 507 estaciones de superficie centelladoras que cubren un área de 700 kilómetros cuadrados en el Estado estadounidense de Utah.

John Matthews, profesor de investigación de la Universidad de Utah en Estados Unidos, dijo: “Las cosas que la gente considera energéticas, como las supernovas, no son lo suficientemente energéticas para esto. Se necesitan enormes cantidades de energía, campos magnéticos realmente altos, para confinar la partícula mientras se acelera”.

Y agregó: “Las partículas tienen tanta energía que no deberían verse afectadas por los campos magnéticos galácticos y extragalácticos. Deberías poder señalar de dónde vienen en el cielo. Pero en el caso de la partícula Oh-Dios mío y esta nueva partícula, se rastrea su trayectoria hasta su fuente y no hay nada con suficiente energía para haberla producido”.

Esperan que la partícula Amaterasu allane el camino para futuras investigaciones que puedan ayudar a arrojar luz sobre los rayos cósmicos de energía ultraalta y su procedencia.

El profesor John Belz, de la Universidad de Utah, dijo: “Estos eventos parecen venir de lugares completamente diferentes en el cielo. No es que exista una fuente misteriosa. Podrían ser defectos en la estructura del espacio-tiempo, la colisión de cuerdas cósmicas. Quiero decir, sólo estoy escupiendo ideas locas que a la gente se le ocurren porque no hay una explicación convencional”.