El observatorio LHAASO en China observa los fotones más energéticos jamás detectados

El observatorio de rayos gamma y rayos cósmicos LHAASO (Large High Altitude Air Shower Observatory), situado a gran altitud en la meseta tibetana, en la provincia de Sichuan, China, ha observado los fotones de mayor energía jamás detectados: hasta de 1.4 petaelectronvolts (PeV). Gracias a estas observaciones, ha obtenido una prueba de la existencia de grandes aceleradores cósmicos (PeVatrones) y ha llegado a localizar 12 posibles candidatos.

La detección tiene una gran importancia para el desarrollo de la astronomía de rayos gamma e implicaciones en estudios en física fundamental, como los que llevamos a cabo en la Acción COST CA18108. El próximo 17 de junio de 2021 organizamos una sesión de discusión internacional sobre dichos resultados.

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Hito en la física de neutrinos: IceCube detecta un evento compatible con la “resonancia de Glashow”

El mayor detector de neutrinos del mundo, IceCube, que utiliza el hielo del polo sur para detectar las “huellas” dejadas por estas escurridizas partículas cuando interaccionan en él, ha observado un evento (bautizado como “Hydrangea”) que correspondería al neutrino de mayor energía detectado hasta la fecha, compatible con 6.3 PeV, la energía asociada a la llamada “resonancia de Glashow”, que corresponde a un aumento de la probabilidad de interacción por la producción de un bosón W real en la interacción de un antineutrino electrónico con un electrón del medio material (el hielo).

La importancia de este hecho reside en varios aspectos: la confirmación de la predicción teórica realizada por Sheldon Glashow en 1959, la conclusión de que el espectro de neutrinos de alta energía contiene antineutrinos electrónicos, lo que a su vez ayudará a comprender los mecanismos de producción de estas partículas en las fuentes cósmicas, así como al desarrollo de la astronomía de neutrinos, y la confirmación de que el espectro de neutrinos cósmicos contiene neutrinos de al menos esas energías, lo que permite poner cotas a desviaciones de física convencional, como la que dan modelos de violación de invariancia Lorentz inspirados en fenomenología de gravedad cuántica.

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Nota de prensa de IceCube

Glashow resonance is spotted in a neutrino detector at long last (physicsworld)

IceCube detection of a high-energy particle proves 60-year-old theory (interactions.org)

Giant ice cube hints at the existence of cosmic antineutrinos (news and views de “Nature”)

IceCube Neutrino Observatory

La Acción COST CA18108 celebra su “First Annual Conference” en Granada

La acción COST CA18108 Quantum gravity phenomenology in the multi-messenger approach celebró su primera conferencia anual en Granada, del 10 al 13 de marzo de 2020. La conferencia tuvo eco en los medios de comunicación locales (ver artículo de prensa aquí). Fue una conferencia atípica, con un 40% de charlas impartidas de forma virtual por la crisis del coronavirus en Europa. A pesar de las dificultades para llevarla a cabo, la conferencia constituyó un éxito para participantes presenciales (unos 60) y virtuales (en torno a 20), que la siguieron a través de internet. La página web de la conferencia contiene todas las presentaciones orales y de póster. Nuestro grupo presentó un póster sobre la relación entre geometría y cinemáticas deformadas: pincha aquí para verlo.

Arranque científico de la Acción COST CA18108 en Barcelona

La celebración del primer «workshop» de la Acción COST CA18108 Quantum gravity phenomenology in the multi-messenger approach tuvo lugar en Barcelona los días 2, 3 y 4 de octubre. Con un total de 60 participantes de 20 países europeos, más Japón, físicos teóricos y experimentales debatieron sobre posibles efectos en la detección de los «mensajeros cósmicos» (fotones, neutrinos, rayos cósmicos y ondas gravitacionales) según distintos modelos de gravedad cuántica. Esta conferencia ha supuesto el arranque científico (después del administrativo que tuvo lugar en Bruselas en marzo de este año) de la Acción COST, coordinada desde la Universidad de Zaragoza, que durará hasta marzo de 2023.

La acción COST CA18108 sobre “Fenomenología de Gravedad Cuántica mediante una estrategia multimensajero” arranca en Bruselas

El jueves 14 de marzo de 2019 tuvo lugar el arranque de la acción COST “Quantum gravity phenomenology in the multi-messenger approach”. Se trata de un proyecto de coordinación entre grupos teóricos y experimentales de un total de 27 países, que tratará de investigar la “naturaleza fundamental del espacio-tiempo” utilizando cuatro tipos de “mensajeros cósmicos”: rayos gamma (fotones o luz de alta energía), neutrinos, rayos cósmicos y ondas gravitacionales.

La explosión de una supernova, o la fusión de agujeros negros o estrellas de neutrones acaecidas en galaxias distantes producen partículas extraordinariamente energéticas que llegan hasta nosotros y son detectadas mediante satélites o experimentos en la Tierra (como el observatorio de neutrinos IceCube, en el polo sur), llevando información sobre cómo se han propagado en ese “espacio-tiempo cuántico”. En los últimos años se han producido grandes hitos, como la detección de neutrinos cósmicos o la de ondas gravitacionales, que han dado origen a la llamada “astronomía multimensajera”. El objetivo de la Acción COST es facilitar la colaboración entre los físicos teóricos que desarrollan los modelos de espacio-tiempo cuántico y los físicos experimentales que detectan cada uno de estos “mensajeros” para lograr avances en este campo, aún relativamente joven, que promete revolucionar nuestro entendimiento de la física fundamental.

Nuevo hito en la astronomía multimensajero

El 23 de febrero de 1987 marcó el inicio de la astronomía multimensajero, con la detección de neutrinos y luz (fotones) provenientes de una misma fuente, la supernova 1987A, ocurrida en la Gran Nube de Magallanes, galaxia vecina de nuestra Vía Láctea. Hubo que esperar, sin embargo, treinta años (al 17 de agosto de 2017) hasta la segunda observación astronómica de dos “mensajeros cósmicos” diferentes originados en un mismo proceso astrofísico.  En este caso se trató de la detección de fotones en un amplio rango del espectro electromagnético (rayos gamma, rayos X, ultravioleta, visible, infrarrojo,…), junto con ondas gravitacionales, originados en la fusión de dos estrellas de neutrones, que dio lugar a una gigantesca explosión conocida como “kilonova”.

Acabamos de conocer que 2017 fue también el año del tercer “hito” en la historia de la astronomía multimensajera, que, ahora sí, puede considerarse completamente inaugurada. La colaboración IceCube anunció el pasado 12 de julio que el 22 de septiembre de 2017 se detectó un neutrino de muy alta energía (unos 290 TeV, cuarenta veces mayor que la energía a la que se aceleran protones en el LHC) que, gracias al sistema de alertas con telescopios de todo el mundo, se pudo correlacionar con una intensa emisión de fotones de alta energía (rayos gamma) provenientes de un blazar (una galaxia en cuyo centro existe un agujero negro masivo cuyo eje de rotación está alineado con la Tierra, y que emite en esa dirección una gran cantidad de radiación y partículas que llega, por tanto, hasta nosotros) conocido como TXS 0506+056, y que se encuentra a unos 4 mil millones de años luz de la Tierra.

Este descubrimiento ha permitido confirmar a este tipo de objetos astrofísicos como fuentes de los neutrinos más energéticos detectados, e, indirectamente, como fuentes de los rayos cósmicos (el otro tipo de “mensajero cósmico”, además de neutrinos, fotones, y ondas gravitacionales) de muy alta energía, que se producen en asociación a dichos neutrinos.

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Premio Nobel de Física 2017 a la detección de ondas gravitacionales

Rainer Weiss, Barry C. Barish y Kip S. Thorne han sido galardonados con el Premio Nobel de Física 2017 por su contribución al desarrollo del observatorio LIGO, que detectó ondas gravitacionales por vez primera el 14 de septiembre de 2015. En la actualidad un segundo observatorio, VIRGO, en Italia, se ha unido a esta búsqueda, consiguiéndose la primera detección conjunta LIGO/VIRGO este verano pasado (es ya la cuarta observación para LIGO, todas ellas provenientes de la fusión de sistemas binarios de agujeros negros).

Celebración de la conferencia IMFP (Winter Meeting) 2017 en Granada

La semana del 24 al 28 de abril tuvimos oportunidad de asistir en Granada al “International Meeting of Fundamental Physics” 2017, la cuadragésimo quinta edición del Winter Meeting, tradicional conferencia que desde 1973 organiza la comunidad española de física de altas energías. En esta excelente edición se cubrieron las últimas noticias de la física de partículas, desde los resultados y el futuro del LHC, hasta revisiones de aspectos teóricos y experimentales de física de neutrinos, astropartículas y ondas gravitacionales. Ante la ausencia (clara) de nueva física en el LHC, uno de los mensajes más repetido fue la posibilidad de que la nueva física esté ahí mismo, pero que no seamos capaces de verla porque no miramos adecuadamente. Desde nuestra perspectiva, quizás el intento de analizar las observaciones experimentales en el formalismo de teorías efectivas sea una atadura excesiva, que sabemos falla en diversos escenarios que buscan modificaciones de la relatividad especial como una posible huella de gravedad cuántica (como en el caso de “deformaciones” de la relatividad especial). Allí nos encontramos, de hecho, con un personaje que sabe bien de esto y nos dio algún consejo…

Ciao Aurelio!

El pasado 16 de febrero falleció repentinamente nuestro amigo y colaborador Aurelio Grillo, físico teórico del Laboratorio Nacional de Gran Sasso (Italia), con más de 50 años de actividad investigadora, desde 1967. Aurelio fue autor de una vasta producción científica, estudiando temas tan variados como aspectos formales de teoría de campos, la posible desintegración del protón mediada por monopolos magnéticos, efectos no perturbativos topológicos en el retículo, o, más recientemente, astrofísica y radiación cósmica de alta energía, y la posibilidad de violaciones de la invariancia relativista. Desde los años 80 hasta la actualidad mantuvo una importante colaboración científica con miembros del Departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza, realizando habituales y fructíferas visitas a nuestro departamento, impartiendo seminarios y teniendo discusiones científicas en las que siempre mostró su carácter amable y abierto, y su perspicacia e intuición física.

Con profunda tristeza le decimos adi´´os, con el único consuelo de saber que se ha ido haciendo lo que siempre ha amado, discutiendo de ciencia en la universidad. ¡Ciao, Aurelio, hasta siempre!

Premio CPAN en la modalidad “artículos de divulgación”

El Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN) concedió el pasado 30 de noviembre los premios del VII concurso de divulgación científica CPAN, estando entre los galardonados el artículo de José M. Carmona, “Ondas gravitacionales: el ‘sonido’ del Universo”, que podéis leer aquí:

La siguiente traducción al inglés será publicada en un volumen de World Scientific editado por Sabine Hossenfelder como complemento a la conferencia “Experimental Search for Quantum Gravity 2016”, que tuvo lugar en Frankfurt el pasado mes de septiembre de 2016: