Detector canadiense logra captar antineutrinos de reactor nuclear a 240 kilómetros de distancia usando solo agua

El detector SNO+, situado en el laboratorio subterráneo más profundo del mundo en Ontario, Canadá, logró captar señales de antineutrinos procedentes de una central nuclear a más de 240 kilómetros de distancia utilizando únicamente agua como medio de detección, según reveló un estudio publicado en Physical Review Letters en 2023.

El hallazgo representa la primera vez que agua pura ha sido utilizada para detectar antineutrinos de un reactor distante, marcando un avance significativo en la física de partículas y abriendo posibilidades para sistemas de monitoreo nuclear más accesibles.

**Qué son los antineutrinos y por qué son difíciles de detectar**

Los neutrinos se encuentran entre las partículas más abundantes del universo, pero también entre las más esquivas. Casi sin masa, sin carga eléctrica y con una interacción mínima con otras partículas, atraviesan el espacio y la materia como si fueran incorpóreos, según explica la investigación. Por esta razón se les conoce como "partículas fantasma".

Los antineutrinos son la contrapartida antipartícula de los neutrinos. Mientras que normalmente una antipartícula tiene la carga opuesta a su equivalente de partícula —como el positrón respecto al electrón—, los neutrinos no portan carga. Los científicos solo pueden distinguirlos porque un neutrino electrónico aparece junto a un positrón, mientras que un antineutrino electrónico surge con un electrón, según detalla el estudio.

Los antineutrinos electrónicos se emiten durante la desintegración beta nuclear, un tipo de desintegración radiactiva en la que un neutrón se descompone en un protón, un electrón y un antineutrino. Estos antineutrinos pueden interactuar con un protón para producir un positrón y un neutrón, una reacción conocida como desintegración beta inversa.

**El detector SNO+ y su capacidad única**

El laboratorio SNO+ está enterrado bajo más de dos kilómetros de roca, lo que lo convierte en el laboratorio subterráneo más profundo del mundo, según la fuente. Este blindaje rocoso proporciona una barrera efectiva contra la interferencia de los rayos cósmicos, permitiendo a los científicos obtener señales excepcionalmente bien resueltas.

El tanque esférico del laboratorio, con capacidad para 780 toneladas, está actualmente lleno de alquilbenceno lineal, un líquido centelleador que amplifica la luz. Sin embargo, en 2018, durante la fase de calibración de la instalación, estaba lleno de agua ultrapura, y ese estado temporal resultó ser científicamente valioso.

Los tanques grandes llenos de líquido y revestidos con tubos fotomultiplicadores se utilizan para detectar este tipo particular de desintegración. Están diseñados para capturar el tenue resplandor de la radiación Cherenkov creada por partículas cargadas que se mueven más rápido de lo que la luz puede viajar a través del líquido, similar al estampido sónico generado al romper la barrera del sonido. Por lo tanto, son muy sensibles a la luz muy tenue, según explica la investigación.

**El descubrimiento en los datos de calibración**

Al revisar los 190 días de datos recopilados durante esa fase de calibración en 2018, la colaboración SNO+ encontró evidencia de desintegración beta inversa. Los antineutrinos son producidos en cantidades prodigiosas por los reactores nucleares, pero tienen una energía relativamente baja, lo que los hace difíciles de detectar, según el estudio.

El neutrón producido durante este proceso es capturado por un núcleo de hidrógeno en el agua, que a su vez produce un suave destello de luz a un nivel de energía muy específico: 2,2 megaelectronvoltios.

Los detectores de agua generalmente tienen dificultades para detectar señales por debajo de 3 megaelectronvoltios. Sin embargo, el SNO+ lleno de agua pudo detectar hasta 1,4 megaelectronvoltios, según la fuente. Esto produce una eficiencia de alrededor del 50 por ciento para detectar señales a 2,2 megaelectronvoltios, por lo que el equipo consideró que valía la pena buscar signos de desintegración beta inversa.

Un análisis de una señal candidata determinó que probablemente fue producida por un antineutrino, con un nivel de confianza de 3 sigma, es decir, una probabilidad del 99,7 por ciento, según el estudio.

**Implicaciones para el monitoreo nuclear**

El resultado sugirió que el agua simple podría usarse algún día para monitorear la producción de reactores nucleares desde la distancia, según la investigación.

"Nos intriga que el agua pura pueda usarse para medir antineutrinos de reactores y a distancias tan grandes", explicó el físico Logan Lebanowski, de la colaboración SNO+ y la Universidad de California en Berkeley, en 2023 cuando se presentaron los resultados. "Dedicamos un esfuerzo significativo para extraer un puñado de señales de 190 días de datos. El resultado es gratificante", dijo Lebanowski.

**Avances posteriores del detector**

Desde entonces, SNO+, que ahora funciona en su fase de centelleador, ha realizado algunas de las mediciones más precisas hasta la fecha sobre cómo se comportan los neutrinos mientras viajan, según la fuente.

En diciembre de 2025, un equipo liderado por la Universidad de Oxford utilizó el mismo detector para observar neutrinos solares convirtiendo átomos de carbono-13 en nitrógeno-13 en las profundidades subterráneas, rastreando dos destellos de luz emparejados separados por varios minutos, confirmando una de las interacciones de neutrinos de menor energía jamás medidas.

"Según nuestro conocimiento, estos resultados representan la observación de menor energía de interacciones de neutrinos en núcleos de carbono-13 hasta la fecha", dijo la investigadora de SNOLAB Christine Kraus.

**Preguntas pendientes sobre los neutrinos**

Debido a que los neutrinos son imposibles de medir directamente, no se sabe mucho sobre ellos, según la investigación. Una de las preguntas más importantes es si los neutrinos y los antineutrinos son exactamente la misma partícula. Una desintegración rara, nunca antes vista, respondería a esta pregunta. SNO+ todavía está buscando esta desintegración, según la fuente.

El descubrimiento representa un paso significativo hacia sistemas de detección más económicos y seguros que podrían utilizarse para monitorear la actividad de reactores nucleares desde grandes distancias, ofreciendo aplicaciones potenciales en seguridad nuclear y verificación de tratados de no proliferación.