Todo el mundo creía que los fotones de ultraaltaenergía (UHE), por encima de 10¹⁸ eV, detectados en los rayos cósmicos eran generados por brotes de rayos gamma (GRB). Los modelos teóricos predicen que estos fotones tienen que interaccionar con protones produciendo piones que decaen en neutrinos de ultraaltaenergía. IceCube los ha buscado y no los ha encontrado. O bien los GRB no son la única fuente de los fotones UHE, o bien por alguna razón desconocida se producen menos neutrinos de los predichos. Todo un misterio que mina las bases teóricas sobre las que se sustentan los modelos de los GRB. La colaboración IceCube ha publicado este importante resultado en la prestigiosa revista Nature. Muchos teóricos esperaban que IceCube observara estos neutrinos (que AMANDA no pudo observar) porque podrían ser señales de la física a la escala de Planck (se propuso en 2006 que podrían ser las primeras señales de la teoría de cuerdas). La ausencia de los neutrinos UHE con una confianza a 4 sigmas nos recuerda que aún ignoramos muchísimas cosas sobre los fenómenos violentos del universo. El artículo técnico es IceCube Collaboration, «An absence of neutrinos associated with cosmic-ray acceleration in γ-ray bursts,» Nature 484: 351–354, 19 April 2012. Nos lo cuentan muchos sitios, como en Anil Ananthaswamy, «Neutrino no-show deepens cosmic ray mystery,» NewScientist, 18 April 2012.

La última vez que hablé en el programa de radio La Rosa de los Vientos de Onda Cero (02 abril 2012, a partir del minuto 20:00) me preguntaron por el experimento AMANDA y sobre la posibilidad de que sus resultados pudieran verificar las dimensiones extra del espaciotiempo predichas por la teoría de cuerdas (resultado publicado en 2006). Unos físicos teóricos propusieron que si estos neutrinos eran detectados y se comportaban de cierta manera, entonces mostrarían una huella de estas dimensiones extra. AMANDA (Antarctic Muon And Neutrino Detector Array) no logró observar estos neutrinos ultraenergéticos. Su sucesor, IceCube, un detector en el polo sur muchísimo más grande, tampoco los ha detectado. Una sorpresa tremenda que costará digerir a mucha gente. Se han observado unos 190 GRB entre mayo de 2009 y mayo de 2010 y el detector IceCube debería haber visto algunos neutrinos producidos en estos GRB. El resultado negativo de IceCube solo tiene una explicación posible: hay muchos fenómenos violentos en el universo que creíamos entender, pero que aún guardan muchos secretos por desvelar.

Los neutrinos originados en los GRB se producen por la desintegración de piones cargados que se producen en la interacción de entre protones de alta energía y los rayos gamma ultraenergéticos generados en el interior de los GRB. La interacción p+γ→n+π⁺ (donde p es un protón, γ es un fotón o rayo gamma, n es un neutrón y π⁺ es un pión) conlleva la desintegración π⁺→µ⁺ν_µ, que produce neutrinos muónicos (ν_μ) y muones que a su vez se desintegran en positrones de los rayos cósmicos, neutrinos electrónicos (ν_e) y antineutrinos muónicos. IceCube es un telescopio de neutrinos que debería detectar estos neutrinos de ultraaltaenergía. Para los astrofísicos teóricos el nuevo resultado de IceCube es una acicate para trabajar duro tratando de entender la física de los GRB y el origen de los rayos gamma ultraenergéticos. Quizás los núcleos galácticos activos (AGN), por agujeros negros supermasivos, podrían ser las fuentes de muchos fotones y por ello no se observan los neutrinos UHE.