Einstein no era perfecto: un experimento en las profundidades del Mediterráneo desafía los límites de su teoría

Se conoce como «invariancia de Lorentz», al principio fundamental de la física que establece que las reglas de la naturaleza no cambian, independientemente de que te muevas a una velocidad constante. Esta hipótesis, que es la base de la teoría de la relatividad de Albert Einstein, se ha estado poniendo a prueba desde 2015 en el experimento internacional KM3NeT, centrado en la búsqueda de neutrinos.

Los investigadores ya han analizado 5.828 eventos candidatos de neutrinos atmosféricos detectados por este telescopio ubicado en las profundidades del mar Mediterráneo, frente a las costas de Sicilia (Italia) y Tolón (Francia). Entre las principales novedades, el equipo científico habría detectado posibles diferencias en el comportamiento de los neutrinos, cuyos resultados se han publicado recientemente en la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP).

«Aún no sabemos si nuestro espacio-tiempo es continuo o discreto», explica Alba Domi, investigadora del Centro de Física de Astropartículas de Erlangen (ECAP), de la Universidad Friedrich-Alexander de Erlangen-Núremberg, y una de las dos autoras principales del estudio.

Tal como destaca la experta, los neutrinos son partículas particularmente prometedoras para detectar indicios de nueva física. Hay que tener en cuenta que estas diminutas partículas rara vez interactúan con la materia, lo que les permite viajar enormes distancias, incluso a través de la Tierra. Sin embargo, si el comportamiento observado difiere de estas predicciones, podría ser un indicio de nueva física, incluyendo potencialmente una violación de la invariancia de Lorentz.

Para buscar tales desviaciones, los investigadores analizaron 1,4 años de datos recopilados con las primeras seis unidades de detección ubicadas en aguas francesas, comparando las energías y direcciones de llegada de los neutrinos observados con las predicciones teóricas.

Nuevas posibilidades

Aunque es cierto que los investigadores no hallaron evidencia de violación de la invariancia de Lorentz, esto no significa que tales violaciones puedan ser imposibles. Por primera vez, también establecieron límites directos sobre ciertos posibles efectos de la violación de la invariancia de Lorentz que involucran dos tipos distintos de neutrinos, muón y tau, y la forma en que los neutrinos oscilan entre ellos.

«Estos resultados demuestran el potencial de KM3NeT/ORCA (Francia) para poner a prueba principios fundamentales de la física, incluso con un detector relativamente pequeño. Con más datos y un detector más grande, podremos buscar efectos aún más sutiles», afirma Lukas Hennig, estudiante de doctorado en ECAP y coautor del estudio.

En el futuro, los investigadores esperan extender sus estudios a KM3NeT/ARCA (Italia), que se centra en neutrinos de energía mucho mayor provenientes de fuentes astrofísicas distantes. Estos neutrinos podrían ser especialmente prometedores para estas búsquedas, ya que algunos posibles efectos de la violación de la invariancia de Lorentz se vuelven más pronunciados a distancias muy largas y a energías más altas.