El 13 de febrero de 2023 ocurrió algo extraño a unos 3.450 metros bajo el Mediterráneo. El detector ARCA, perteneciente al observatorio de neutrinos KM3NeT, registró el paso de una partícula que generó señales en miles de sensores submarinos.
Cuando los físicos reconstruyeron lo sucedido, estimaron que el neutrino responsable tenía una energía central de aproximadamente 220 petaelectronvoltios. Era, con diferencia, el neutrino más energético detectado hasta entonces.
Su origen continúa abierto. Puede proceder de algún acelerador cósmico extremo o haberse producido durante el viaje de rayos cósmicos ultrenergéticos por el universo. Pero tres físicos acaban de colocar sobre la mesa una posibilidad bastante más peculiar.
El neutrino podría estar relacionado con agujeros negros primordiales que se comportan como objetos de cinco dimensiones.
Para que funcione, el universo tendría que esconder una dirección
Luis Anchordoqui, Alek Bedroya y Dieter Lüst han analizado en Physical Review D qué ocurriría con los agujeros negros primordiales dentro del llamado Dark Dimension Scenario. La idea no añade simplemente “otra dimensión” gigantesca junto a izquierda, derecha, arriba y abajo. Propone una cuarta dimensión espacial compactada a una escala del orden de micrómetros, además del tiempo. Las partículas y fuerzas conocidas permanecerían esencialmente confinadas a nuestro espacio habitual, mientras la gravedad podría experimentar esa dirección adicional.
Para un humano sería invisible. Para un agujero negro suficientemente pequeño, no necesariamente.
Los agujeros negros primordiales son objetos todavía hipotéticos que podrían haber surgido de regiones extraordinariamente densas durante los primeros instantes del universo, mucho antes de que existieran estrellas capaces de producir los agujeros negros convencionales.
El nuevo trabajo analiza tres posibles mecanismos para fabricarlos: inflación, transiciones de fase y cuerdas cósmicas, hipotéticos defectos extremadamente densos del universo temprano.
Bajo los supuestos del modelo de la dimensión oscura y sin introducir física exótica adicional a bajas energías, los autores concluyen que los mecanismos viables terminarían produciendo agujeros negros que deben describirse como cinco dimensionales.
La quinta dimensión les daría algo extraordinariamente valioso: tiempo
Aquí entra Stephen Hawking. Un agujero negro no tiene por qué durar para siempre. La radiación de Hawking permite que pierda progresivamente energía y masa hasta evaporarse. Cuanto más pequeño es, más importante se vuelve ese proceso.
Pero trabajos anteriores dentro del escenario de la dimensión oscura mostraron que un agujero negro de cinco dimensiones puede ser más frío y evaporarse más lentamente que uno convencional de la misma masa. Eso cambia muchísimo su esperanza de vida.
Anchordoqui y sus colegas calculan que algunos agujeros negros primordiales creados mediante el colapso de lazos de cuerdas cósmicas podrían sobrevivir durante un tiempo comparable a los 13.800 millones de años de edad del universo.
Algunos incluso podrían estar terminando de evaporarse ahora. Y es precisamente ahí donde reaparece aquel neutrino del Mediterráneo.
El neutrino es real. La quinta dimensión, por ahora, no
Los autores destacan que la energía del evento KM3-230213A resulta llamativamente próxima a la escala de Planck de cinco dimensiones que aparece en este modelo y exploran si la evaporación final de uno de estos objetos podría producir partículas tan energéticas. Pero esa coincidencia no demuestra ninguna conexión.
El propio descubrimiento de KM3NeT no atribuyó el neutrino a nueva física. El trabajo de Nature señaló explicaciones astrofísicas y cosmógenas como posibilidades principales, y desde entonces han aparecido decenas de estudios intentando explicar el mismo evento mediante escenarios muy diferentes. Tampoco se ha demostrado que existan agujeros negros primordiales, cuerdas cósmicas o esa dimensión adicional.
Precisamente por eso la hipótesis resulta tan interesante. Un detector construido bajo kilómetros de agua para capturar una de las partículas más esquivas del universo encontró algo que nadie esperaba. Y entre las explicaciones que intentan descifrarlo hay ahora una particularmente radical: quizá aquella partícula no solo nos esté hablando de un lugar remoto del cosmos, sino de una dirección del espacio que nunca hemos podido ver.
