Los telescopios de neutrinos lanzan una nueva era de la astronomía
{{#rendered}} {{/rendered}}Esta imagen muestra el neutrino de mayor energía jamás observado (1,14 petaelectronvoltios), al que los científicos llamaron "Ernie", visto por el Observatorio de Neutrinos IceCube en el Polo Sur el 3 de enero de 2012. Imagen publicada el 21 de noviembre de 2013. (Colaboración IceCube)
El reciente descubrimiento de partículas de neutrinos que bombardean la Tierra desde el espacio exterior ha inaugurado una nueva era en la astronomía de neutrinos, afirman los científicos.
Los neutrinos se producen cuando los rayos cósmicos interactúan con su entorno, dando lugar a partículas sin carga eléctrica y de masa despreciable. Los científicos se han preguntado por el origen de los rayos cósmicos desde que se descubrieron, y encontrar neutrinos cósmicos podría proporcionar pistas sobre el origen de los misteriosos rayos.
En noviembre, un equipo de científicos anunció el descubrimiento de neutrinos cósmicos por el gigantesco Observatorio de Neutrinos IceCube de la Antártida.[Neutrinos de más allá del Sistema Solar encontrados (Imágenes)].
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"Ahora tenemos la oportunidad de determinar cuáles son las fuentes, si es que realmente estamos viendo fuentes de rayos cósmicos", dijo Francis Halzen, investigador principal del observatorio IceCube y físico teórico de la Universidad de Wisconsin-Madison. "La gran diferencia por la que es nueva astronomía es que no estamos utilizando luz, sino neutrinos para mirar al cielo".
Visitantes cósmicos
Los neutrinos son los inadaptados sociales del mundo de las partículas: rara vez interactúan con la materia. Producidos en algunos de los acontecimientos más violentos, pero desconocidos, del universo, viajan a la Tierra a una velocidad próxima a la de la luz y en línea recta, lo que revela información sobre su origen. Las supernovas, los núcleos galácticos activos y los agujeros negros son algunas de las posibles fuentes de estas partículas fantasmales.
{{#rendered}} {{/rendered}}Hasta hace poco, los científicos sólo habían detectado neutrinos más allá de la Tierra procedentes del Sol o de una supernova en la Gran Nube de Magallanes en 1987. No se habían visto neutrinos procedentes de fuentes cósmicas lejanas.
Pero en abril de 2012, IceCube registró dos neutrinos con energías extremadamente altas -casi mil millones de veces superiores a las encontradas en 1987- que sólo podían proceder de una fuente de alta energía fuera del sistema solar. Tras profundizar en los datos, los científicos hallaron un total de 28 neutrinos de alta energía con energías superiores a 30 teraelectronvoltios (TeV), e informaron de su hallazgo en la revista Science.
El hallazgo abre la puerta a un nuevo tipo de astronomía que "fotografiaría" el cielo a la luz de los neutrinos, en lugar de los fotones. "Cada vez que encontramos otra forma de hacer una imagen del cielo -utilizando rayos gamma, rayos X, ondas de radio- siempre se han podido ver cosas que antes no se veían", declaró Halzen a SPACE.com.
{{#rendered}} {{/rendered}}La finalización con éxito de IceCube y la perspectiva de otros telescopios en el horizonte han hecho vibrar al mundo de los neutrinos.
"Es el momento en que se convierte en realidad", afirmó Uli Katz, astrofísico de la Universidad de Erlangen-Nuremberg (Alemania), que está ayudando a encabezar KM3NeT, un telescopio de neutrinos proyectado en el mar Mediterráneo.
Telescopios de neutrinos
La idea de los detectores de neutrinos se remonta a los años 50, cuando Clyde Cowan y Frederick Reines detectaron por primera vez neutrinos procedentes de un reactor nuclear. Más tarde, los científicos detectaron neutrinos solares y neutrinos atmosféricos.
{{#rendered}} {{/rendered}}Como los neutrinos interactúan tan débilmente con otras partículas, para detectarlos es necesario que haya una gran cantidad de materia. Cuando los neutrinos chocan con protones o neutrones dentro de un átomo, producen partículas secundarias que emiten una luz azul llamada radiación de Cherenkov. Necesitas un detector grande, transparente y protegido de la luz diurna para verlos, por lo que los científicos los construyen a gran profundidad bajo el agua o incrustados en el hielo.
El Proyecto del Detector Submarino Profundo de Muones y Neutrinos (DUMAND) era un telescopio submarino de neutrinos propuesto en el océano Pacífico, cerca de la isla de Hawai. El observatorio se habría extendido casi 0,25 millas cúbicas de océano a más de 3 millas bajo la superficie. Iniciado en 1976 pero cancelado en 1995, DUMAND allanó el camino para proyectos sucesores.
Los científicos construyeron la Red Antártica de Detectores de Muones y Neutrinos (AMANDA) en el hielo bajo el Polo Sur, que finalmente se convirtió en parte del observatorio IceCube. IceCube, que se completó en 2010, consta de una rejilla de sensores de un kilómetro cúbico incrustada bajo 4.900 pies de hielo.
{{#rendered}} {{/rendered}}En Europa, los científicos están desarrollando planes para KM3NeT, que abarcará 1,2 millas cúbicas en el Mediterráneo. Y los científicos del Telescopio de Neutrinos de Baikal, en el lago Baikal de Rusia , el mayor lago de agua dulce por volumen del mundo, están planeando construir el Detector de Volúmenes Gigatón (GVD), que tendría un kilómetro cúbico.
Los últimos telescopios de neutrinos permitirán algo más que nueva astrofísica. Los científicos están empezando a utilizarlos para buscar materia oscura, la sustancia desconocida que constituye aproximadamente el 85% de la materia total del universo. Además, poder detectar neutrinos de alta energía permitirá una nueva física de partículas que ni siquiera los mejores aceleradores de partículas pueden lograr.
"Espero que se inviertan muchos esfuerzos para aumentar las capacidades de este campo", dijo Katz.