25 Nov / 2013

IceCube y el Barrio Sésamo cósmico

[Este artículo participa en la edición ‘Cuarto cumpleaños’ del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog Gravedad Cero]
Estos pasados días hemos podido escuchar y leer en diversos medios informativos una noticia cuando menos llamativa. Se trataba del anuncio de la detección de 26 neutrinos en un detector llamado IceCube. Si bien, para aquellas personas ajenas al mundo de la Ciencia, no les decía mucho, lo que sí logró capturar su atención fue el original nombre de dos neutrinos descubiertos previamente: Epi y Blas.
Hace poco, el equipo de investigadores del experimento IceCube y que situado en la Antártida bajo el hielo, publicó en la prestigiosa Science la detección de 28 neutrinos de alta energía (en muchos casos superior a los 30 TeV) y cuyo origen no estaba situado en nuestro Sistema Solar. Como ya muchas personas lo han catalogado, esta detección puede suponer el comienzo de una nueva era en la astronomía de altas energías.
La supernova de 1987 y un silencio de 25 años
IceCube realizó las dos primeras detecciones de neutrinos cuya procedencia estaba fuera del Sistema Solar hace unos dos años. En Agosto de 2011 detectó un neutrino que recibió el nombre de Blas. Cinco meses después, en Enero de 2012, se detectó otro, de mayor energía y bautizado como Epi. Sus nombres fueron elegidos de los populares personajes de la serie para público infantil Barrio Sésamo (¿Se les habrá pasado por la cabeza llamar supercoco al de mayor energía?).

Estas dos detecciones se produjeron 25 años después de la última detección de neutrinos cuyo origen fuese exterior al Sistema Solar. En Febrero de 1987 un astrónomo aficionado descubrió desde Australia una explosión supernova en la Gran Nube de Magallanes. Esta supernova fue bautizada como SN1987A y fue un espectáculo astronómico del que los afortunados astrónomos del hemisferio sur pudieron disfrutar durante mucho tiempo. En aquel momento se detectaron neutrinos cuyo origen era la potente explosión estelar. Desde entonces, hasta la detección de Blas, ha reinado un absoluto silencio [que nos recuerda al de los inexistentes extraterrestres de la señal WOW -léase en tono irónico-].
Tras las detecciones de Epi y Blas, se inició la búsqueda de más detecciones, llevando a encontrar otras 26 detecciones. Estas detecciones, cuya energía es un millón de veces superior a la medida en los neutrinos de la supernova SN1987A, tienen como origen cuerpos que producen rayos cósmicos de alta energía. Los rayos cósmicos son básicamente partículas de muy alta energía viajando por el espacio. En su origen son creadas por procesos violentos, como pueden ser las explosiones estelares de tipo supernova o las fulguraciones solares, que las aceleran, bien por el propio fenómeno violento o bien por el entorno espacial, hasta velocidades próximas a la de la luz. Cuando llegan a nuestra atmósfera, interaccionan con los átomos que la componen, excitándolos y causando un fenómeno, denominado “cascada”, por el cual se crean nuevas partículas. 
El neutrino, una partícula asocial
El neutrino es una partícula asocial, que tiene poco trato con otras compañeras del mundo subatómico. Es una partícula que tiene carga neutra (de aquí su nombre: pequeño neutrón) y cuya masa puede ser cercana a una milmillonésima parte de la que tiene el átomo de hidrógeno. Esto la convierte en una partícula cuya interacción con otras partículas sea poco frecuente. Puede atravesar nuestro planeta de extremo a extremo sin pararse ni a saludarnos. 
Esta partícula fue teorizada por W. Pauli en 1930 y descubierta en 1956 por C. Cowan y F. Reines. Existen tres tipos de neutrinos denominados neutrino electrónico (de menos de 2 eV), neutrino muónico (de menos de 190 KeV) y neutrino tauónico (de menos de 18 MeV). Los neutrinos viajan a velocidades próximas a la de la luz (y por lo tanto hay que considerarlos materia relativista), es un leptón (como el electrón) y tiene espín 1/2.
IceCube, un experimento que te dejará frío
El nombre de este experimento describe a la perfección el entorno donde se desarrolla. Terminada su construcción en Diciembre de 2010, IceCube es un enorme experimento situado en la Antártida y que se dedica a la detección de neutrinos. En concreto consta de 86 cuerdas enterradas en el hielo, y cada una de ellas tiene 60 módulos que contienen fotomultiplicadores. El conjunto forma una enorme red, que permite, mediante la detección en diferentes fotomultiplicadores del neutrino, determinar su trayectoria. 
Pero lo más llamativo es su objetivo final: realizar un mapa del hemisferio norte de fuentes de neutrinos. No, no nos hemos equivocado. Aunque esté situado en la Antártida, observa el hemisferio norte. Como ya hemos comentado, los neutrinos son capaces de atravesar la Tierra sin ningún problema. De este modo, neutrinos que alcanzan la Tierra en el hemisferio norte, son perfectamente detectables en el sur. Además la ventaja que tiene esta peculiar forma de observar el Universo, es que la Tierra actúa como filtro de otras partículas que de otro modo, alcanzarían el detector.
Para más información sobre los rayos cósmicos te recomiendo leer el artículo titulado “¿Qué son los rayos cósmicos? Conceptos básicos” de Verónica Casanova. Para más información sobre la noticia se puede consultar el artículo “El detector antártico IceCube confirma la llegada de neutrinos cósmicos” de Agencia Sinc.
[Este artículo participa en la edición ‘Cuarto cumpleaños’ del Carnaval de la Física, alojado en esta ocasión por el blog Gravedad Cero]

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