El hielo de la Antártida ‘atrapa’ 28 neutrinos de alta energía

El telescopio IceCube capta sus primeras partículas de origen cósmico

Instalación de un detector del IceCube en el hielo.r
Instalación de un detector del IceCube en el hielo.rrobert schwarz

Un total de 28 neutrinos, esas partículas elementales abundantísimas en el universo pero que apenas se dejan detectar por lo poco que interaccionan con la materia, constituyen el primer triunfo científico del peculiar telescopio IceCube, incrustado literalmente en el hielo supertransparente del Polo Sur. A diferencia de los neutrinos que se detectan en otras instalaciones, los 28 captados en la Antártida entre mayo de 2010 y mayo de 2012, son de alta energía y, probablemente, proceden de fuera del sistema Solar. Los científicos no saben aún qué proceso en el universo los emitió, pero podrían ser agujeros negros, estallidos de rayos gamma, estrellas en formación o explosiones de supernovas. Dos de esos 28 neutrinos, además, son de altísima energía (superior a un petaelectronvoltio), lo que significa miles de veces más energéticos que los neutrinos generados en los aceleradores de partículas.

Tan importantes son para los científicos de IceCube, que han dado apodo a estos dos neutrinos superenergéticos, Ernie y Bert (Epi y Blas en EE UU), aunque reconocen que aún son pocos para sacar conclusiones rotundas.

“Dado que raramente interaccionan con la materia y no se ven afectados por la gravedad, los neutrinos pueden llevar información acerca de los fenómenos de mayor energía y más lejanos del universo”, explican los expertos de la Universidad de Wisconsin-Madison, responsables del telescopio polar. Recuerdan que la inmensa mayoría de los millones de neutrinos que atraviesan la Tierra cada segundo (el IceCube detecta unos 100.000 al año) se generan o en el Sol o en la atmósfera por efecto de los rayos cósmicos.

Los físicos estudian si proceden de rayos cósmicos, agujeros negros o estrellas

El IceCube está formado por más de 5.000 módulos ópticos incrustados en un kilómetro cúbico de hielo bajo la base antártica de EE UU Amundsen-Scott, en el Polo Sur. Para montarlo, los ingenieros hicieron 86 perforaciones con agua caliente y, antes de que se congelara de nuevo, introdujeron a profundidades de entre 1,45 y 2,45 kilómetros hileras de detectores, como si fueran perlas, con todos los cables y los dispositivos electrónicos. Pero el observatorio no ve directamente los neutrinos: cuando uno choca con el núcleo de un átomo de hielo produce un destello que captan los detectores ópticos. Participan en este experimento 260 científicos de 36 instituciones de ocho países.

“Hasta ahora solo se habían detectado neutrinos cósmicos en el caso de la supernova 1987A, que estalló en la Gran Nube de Magallanes, a 170.000 años luz de la Tierra, y que se vio aquí en 1987”, recuerda Carlos Pobes, físico español que, aunque no es directamente miembro del equipo de IceCube, se ha ocupado durante un año cuidando del telescopio en el Polo Sur y está muy al tanto de los resultados que va generando. “Estos neutrinos que se presentan ahora son 100 millones de veces más energéticos que los de la supernova 1987A”, añade. Y Pobes pone un ejemplo muy gráfico de por qué se captan tan pocas de estas partículas de alta energía: “Es como cuando se rompe un vaso, que tienes muy pocos cristales grandes y muchos pequeños”.

El observatorio polar tiene más de 5.000 módulos ópticos

Lo que está claro, a la espera de más datos y más análisis que enriquezcan la información de los primeros 28 neutrinos de alta energía que ahora se presentan en la revista Physical Review Letters, es que el IceCube funciona. “Nunca imaginaría que la ciencia pudiera ser más emocionante que construir este instrumento”, ha declarado su líder, el físico estadounidense Francis Halzen.

“El IceCube es apropiado para hacer un nuevo tipo de mapa del cielo, porque algún día, además de los mapas ópticos del universo en diferentes frecuencias, habrá algunos hechos con neutrinos y otros con ondas gravitatorias”, comenta Belén Gavela, catedrática de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid. “Es otra forma de mirar el cielo”.

Con el éxito del IceCube emerge la conveniencia de hacer un telescopio de neutrinos equivalente en el hemisferio norte. Y no aprovecharía el hielo, sino cinco kilómetros cúbicos de agua del Mediterráneo. El proyecto se denomina KM3NeT y su prototipo Antares ya funciona cerca de Tolón (Francia). “La ventaja del Antares y el KM3NeT es que pueden observar de forma más sencilla que el IceCube en dirección al centro de la Vía Láctea. Ya que están situados en el hemisferio Norte”, adelanta Juan José Hernández Rey, investigador del Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universidad de Valencia).

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