IceCube detecta neutrinos altamente energéticos por primera vez

IceCube Lab
Flickr

Existen unas partículas subatómicas llamadas neutrinos, que no tienen carga y una masa muy reducida. Estas son bastante difíciles de atrapar porque atraviesan todo lo que encuentran a su paso, como si fuesen fantasmas. O al menos es lo que se creía hasta esta semana. Ahora, un nuevo estudio publicado en la revista Nature nos muestra cómo es que los neutrinos altamente energéticos provenientes del espacio no son totalmente imparables.

El grupo internacional de investigadores del experimento IceCube en la Antártida anunció esta semana haber medido directamente y por primera vez la absorción de neutrinos altamente energéticos en la tierra. El descubrimiento no es algo que sorprenda a los físicos teóricos pero de todas maneras podría abrir nuevas formas de ver nuestro propio planeta.

El detector IceCube está enterrado en la Antártida, a unos 1.6 kilómetros bajo el hielo y capta neutrinos que atraviesan el planeta desde todas las direcciones. Se construyó con el objetivo de realizar estudios más profundos en física de partículas. Tengamos en cuenta que su ubicación no es un simple capricho, los bloques de hielo evitan que las demás partículas alcancen los detectores  y así evitar mucho ruido en los datos recogidos.  

Los neutrinos pueden llegar al detector IceCube desde diversas direcciones a través de la tierra.
IceCube Collaboration

“Entender cómo interactúan los neutrinos es clave para el funcionamiento de IceCube”, dijo Francis Halzen, profesor de física de la Universidad de Wisconsin-Madison e investigador principal de IceCube, para un comunicado de dicha casa de estudios.

El hecho de que los neutrinos puedan interactuar con materia y, por lo tanto, ser absorbidos, no es exactamente una gran revelación para la comunidad científica. Se sabe que los neutrinos son bastante difíciles de detectar, aun cuando 100 trillones de ellos atraviesen nuestros cuerpos cada segundo sin detenerse un solo instante (según IceCube).

“Los neutrinos tienen una pequeñísima probabilidad de interactuar, y esta probabilidad incrementa con su energía”, agregó Halzen. Lamentablemente, la mayoría de neutrinos que llegan a la tierra provienen del sol, y estos son muy poco energéticos. Solo para darnos una idea, los neutrinos de fuentes cósmicas que se buscan en IceCube deberían ser al menos un millón de veces más energéticos que los neutrinos solares. Este tipo de neutrinos altamente energéticos tienen sus orígenes en una variedad de eventos astronómicos como supernovas, choques de agujeros negros, choques de estrellas de neutrones, etc.


El IceCube Lab con la estación South Pole en el fondo.
Martin Wolf / IceCube / NSF

Esta probabilidad en la que los neutrinos interactúan, basada en su energía, se llama sección transversal. Estos valores pueden predecirse gracias al Modelo Estándar de física de partículas, el modelo más preciso que tienen los físicos para entender cómo se comporta la naturaleza.

“Los datos son totalmente consistentes, es lo que se espera”, agregó Halzen. El científico esperaba que sus datos contradigan el modelo estándar para enfrentarse a una “nueva física”. Por el momento el Modelo Estándar sigue siendo válido.

El equipo usó 5.160 detectores del tamaño de una pelota de básquet organizadas a través de un kilómetro cúbico en el polo sur para detectar señales de estas partículas. Cuando los neutrinos eran absorbidos o chocaban con otras partículas de materia, la interacción producía partículas secundarias. Estas partículas generaban un flash de luz, lo que los detectores reconocían. Los investigadores usan esta señal para medir la energía original del neutrino y la dirección de donde vino.


Un sensor IceCube, conectado a una "cuerda", desciende a un agujero en el hielo antártico.
NSF / B. Gudbjartsson

Puede parecer que detectarlos es algo muy sencillo debido a que llegan 100 trillones por segundo, pero en solo un año solo han podido analizar 10.784 de estas interacciones.

Los neutrinos siempre son intrigantes de investigar, es por eso que además de IceCube tenemos a CUORE, donde se intenta explicar por qué la materia gobierna sobre la antimateria. Algunos científicos incluso indican que estas partículas esconden los secretos del universo.

 

Adrian Díaz
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