Resumen:
La colaboración internacional KM3NeT utiliza el detector de neutrinos ORCA en el fondo marino del mar Mediterráneo para probar la invariancia de Lorentz en la teoría de la relatividad de Einstein. El equipo de investigación analizó 1,4 años de datos de observación y examinó un total de 5.828 eventos candidatos a neutrinos atmosféricos; Los resultados no encontraron signos de alteración de esta simetría básica, pero establecieron nuevos límites experimentales para varias desviaciones posibles.
La invariancia de Lorentz es una base importante del modelo estándar de la física de partículas y la teoría general de la relatividad, lo que significa que las leyes de la física no cambian si un observador se mueve a una velocidad constante diferente o en una dirección diferente. Algunas teorías de la gravedad cuántica creen que el espacio y el tiempo pueden no ser continuos en escalas extremadamente pequeñas y puede haber ligeras desviaciones. Medir con precisión el comportamiento de los neutrinos es una de las formas de encontrar pistas para esta nueva física.
Los neutrinos rara vez interactúan con la materia y pueden atravesar la Tierra casi sin dejar rastro; también oscilan entre diferentes "sabores" durante su propagación. Los investigadores compararon la energía observada de los neutrinos, la dirección de llegada y la oscilación con las expectativas teóricas para buscar anomalías que puedan ser causadas por la violación de la invariancia de Lorentz. El detector ORCA utilizado esta vez sólo tenía seis unidades de detección desplegadas y todavía estaba parcialmente terminado.
El análisis no encontró evidencia de la destrucción de la invariancia de Lorentz, pero proporcionó restricciones competitivas sobre los efectos específicos que pueden afectar las oscilaciones de los neutrinos muónicos y tauónicos. El estudio también limitó directamente por primera vez las diferencias en los coeficientes diagonales de varios sabores en los sectores de neutrinos muones y tauones. El equipo de investigación afirmó que a pesar del volumen de datos limitado y la escala del detector, los resultados son comparables a los experimentos de mayor duración IceCube y Super-Kamiokande.
A medida que ORCA se expande y acumula más datos, el equipo espera mejorar aún más la precisión de las mediciones; Se espera que se utilice otro conjunto de detectores KM3NeT/ARCA para neutrinos de mayor energía para estudiar neutrinos de cuerpos celestes distantes. Algunas teorías predicen que las desviaciones de la invariancia de Lorentz serán más pronunciadas a medida que aumente la energía de las partículas o la distancia de propagación, pero los eventos astrofísicos de neutrinos registrados actualmente por ARCA no son suficientes para llevar a cabo dicho análisis.
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