Thread by @OperadorNuclear

EL TELESCOPIO DE FANTASMAS

Los neutrinos son las partículas más comunes y más extrañas del Universo. Billones de ellos atraviesan la Tierra cada segundo sin apenas interaccionar con la materia. En un HILO te explico cómo los detectamos.

Casi 70 años después de su descubrimiento, los neutrinos todavía son poco conocidos. IceCube es el telescopio de neutrinos más grande del mundo, enterrado bajo el hielo de la Antártida. Ocupa un kilómetro cúbico y está muy cerca de la base Amundsen-Scott, en el Polo Sur.

IceCube intenta capturar neutrinos de muy alta energía nacidos fuera de nuestra galaxia y rastrearlos hacia su remoto origen. Está financiado por la Fundación Nacional para la Ciencia de EEUU y algunos países europeos, y cuidado por la Universidad de Wisconsin-Madison.

IceCube es un telescopio de más de mil millones de toneladas formado por 5160 sensores de luz colgados de 86 cables y enterrados bajo el hielo entre 1500 y 2540 m de profundidad. Su objetivo: encontrar neutrinos que sabemos que están, pero que no se dejan ver, como los fantasmas.

65 años después de que los físicos de partículas Frederik Reines (izquierda) y Clyde Cowan (derecha) demostraran experimentalmente su existencia, todavía no se ha conseguido medir su masa, aunque se sabe que es varios órdenes menor que el resto de partículas subatómicas.

Los neutrinos tampoco tienen carga eléctrica, así que no interaccionan con el resto de la materia. Viajan en línea recta y atraviesan todo, incluyendo planetas y estrellas. El origen es diverso: estrellas, planeta y nosotros mismos, que también somos radiactivos.

El telescopio IceCube está diseñado para detectar neutrinos de muy alta energía que se producen fuera del Sistema Solar, en supernovas (estrellas que explotan) y en objetos como agujeros negros y cuásares.

Cuando un neutrino colisiona con un núcleo atómico, se produce una lluvia fina de partículas secundarias. Si lo hace en un medio transparente, emite radiación de Cherenkov, que viaja más rápido que la luz en ese medio, siempre por debajo de la luz en el vacío.

Para construir una trampa de neutrinos necesitamos un medio muy transparente para repartir sensores ópticos y con un tamaño enorme, del orden de un kilómetro cúbico. La gran capa de hielo de la Antártida era el lugar perfecto.

Después de otros proyectos fallos (DOMAND) o que no obtuvieron los resultados esperados (AMANDA), se comenzó a construir IceCube en 2004 y tardó 7 años en completarse, ajustándose al presupuesto de 279 millones de dólares.

De sus 86 cables cuelgan 5160 módulos ópticos digitales (DOM), que se iluminan cuando la radiación de Cherenkov incide sobre ellos y convierten la luz en señal eléctrica, se digitaliza y se envía a través del cable hasta los ordenadores del laboratorio de superficie.

Los ordenadores analizan la información que reciben de los DOM y ayudan a los científicos a determinar la trayectoria, energía y origen de los neutrinos detectados.

Cuando se detecta el impacto de un neutrino de alta energía, se envía una alerta a la red AMON, de observatorios multimensajeros de astrofísica, entre ellos el observatorio de rayos gamma HAWC, en México, y el telescopio de rayos gamma Magic, en la isla de La Palma.

IceCube lleva 10 años funcionando. En 2013 la revista Science publicó en su portada una foto del telescopio explicando que había detectado el primer flujo de neutrinos de alta energía procedente del exterior del Sistema Solar y demostrando que el Universo emite neutrinos.

En 2017, IceCube de detectó un único neutrino que se asoció al blazer TXS0506+056, un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia a 6000 millones de años luz. En 2019 la NSF aprobó una ampliación de IceCube con la que alcanzaría un volumen de ocho kilómetros cúbicos.

Su construcción, con 120 cables adicionales con miles de nuevos y más sofisticados sensores de luz, comenzaría en la campaña polar 2022-23 y multiplicaría por diez su tasa de detección de neutrinos cósmicos. Ice Cube Gen 2, la ventana al Universo Extremo.
icecube-gen2.de/index_eng.html

REFERENCIAS
📖 IceCube: icecube.wisc.edu
📖 Angulo, E (mayo 2021). Revista ALFA nº46. @CSN_es csn.es/documents/1018…