Gran detector de neutrinos en medio del Pacífico

Un novedoso proyecto, denominado Experimento de neutrinos del Océano Pacífico, se ha planteado recientemente para encontrar los neutrinos más energéticos del universo.

Esta gran iniciativa consiste en colocar en el el Océano Pacífico un enorme detector de neutrinos que abarcaría varios kilómetros. Para conseguir esta ambiciosa propuesta, los científicos sugieren encontrar una parte muy aislada del océano, construir “hilos” de fotodetectores y hundirlos a una profundidad de más de 2 kilómetros en el fondo del mar. Para ello, utilizarían flotadores colgados como algas gigantes. El particular observatorio tendría 7 grupos de 10 cuerdas, cada uno con 20 elementos ópticos. Como resultado, 1.400 fotodetectores estarían distribuidos en un área grande, suficiente para proporcionar mucha más cobertura que el Observatorio de Neutrinos IceCube de la Antártida. El equipo de científicos que está desarrollando este proyecto es consciente de las dificultades y ya se están planteando soluciones.

Un novedoso proyecto denominado Experimento de neutrinos del Océano Pacífico (P-ONE) se ha planteado recientemente  para encontrar los neutrinos más energéticos del universo. Esta gran iniciativa consiste en colocar en el el Océano Pacífico un enorme detector de neutrinos que abarcaría varios kilómetros. Para conseguir esta ambiciosa propuesta, los científicos sugieren encontrar una parte muy aislada del océano, construir “hilos” de fotodetectores y hundirlos a una profundidad de más de 2 kilómetros en el fondo del mar. Para ello, utilizarían  flotadores colgados como algas gigantes.

El particular observatorio tendría 7 grupos de 10 cuerdas, cada uno con 20 elementos ópticos. Como resultado, 1.400 fotodetectores estarían distribuidos en un área grande, suficiente para proporcionar mucha más cobertura que el Observatorio de Neutrinos IceCube de la Antártida.

Los neutrinos son una de las partículas más escurridizas del cosmos. Son producto de la fusión nuclear y de diferentes desintegraciones radiactivas. El mejor ejemplo es el núcleo del sol, que es una reacción de fusión nuclear gigante, por lo que, naturalmente, está produciendo grandes cantidades de neutrinos. Si levanta el pulgar hacia el sol, aproximadamente 60 mil millones de neutrinos pasarán a través de su miniatura cada segundo, según estudios anteriores.

Los neutrinos han sido conocidos como partículas fantasmas, durante décadas. Los físicos asumieron que no tenían masa y viajaban por el universo a la velocidad de la luz, pero después de muchos estudios y acumulación de evidencia, descubrieron que los neutrinos tienen una pequeña cantidad de masa. Exactamente cuánta masa es aún, una cuestión de investigación científica activa.

Hay tres tipos de neutrinos: el neutrino electrónico, el neutrino muónico y el neutrino tau. Cada uno de estos "sabores" participa en diferentes tipos de reacciones nucleares y, frustrantemente, los tres tipos de neutrinos tienen la extraña habilidad de cambiar de una identidad a otra mientras viajan, así que, incluso si logras ver un neutrino y determinar su tipo, solo sabes una fracción de lo que te gustaría saber.

En la propuesta de P-ONE, el mar hará que los cables del fotodetector se muevan constantemente, debido al movimiento del agua y las mareas. Además, el Océano Pacífico no tiene agua exactamente pura. Contiene sal, plancton y desechos que dejan los peces, entre otras sustancias. Esto cambiará el comportamiento de la luz de la radiación de Cherenkov. Para solventar la situación, los científicos tendrían que calibrar constantemente los lectores, ajustando todas las variables y anulando el “ruido” que se obtendrá cuando los sensores escaneen la luz Cherenkov. Si esto se implementa correctamente, será posible rastrear los neutrinos.

El equipo de científicos que está desarrollando este proyecto es consciente de las dificultades y ya se están planteando soluciones. Actualmente ya hay planes para construir una pequeña demostración de prueba de concepto del detector.

La mayoría de los detectores de neutrinos son bastante sencillos: configura un dispositivo para generar una cantidad muy pequeña de estos en un laboratorio, o se construye una matriz gigantesca para capturar algunos que se originan fuera de la Tierra.

Los experimentos realizados hasta la fecha han progresado mucho y se han vuelto más grandes con cada generación. Podemos mencionar como ejemplo el experimento Kamiokande en Japón, con el cual se detectaron neutrinos provenientes de la supernova 1987A. El punto en contra fue que se  necesitó una tina de más de 50.000 toneladas de agua para hacerlo.

El Observatorio de neutrinos IceCube en la Antártida, consta de un kilómetro cúbico sólido 0,24 millas cúbicas de hielo en el Polo Sur, con docenas de cadenas de receptores del tamaño de la Torre Eiffel hundidas un kilómetro 0,6 millas en la superficie. Después de una década de trabajo, IceCube descubrió algunos de los neutrinos más energéticos hasta ahora vistos y dio pasos tentativos para encontrar sus orígenes.

¿Por qué tanto Kamiokande como IceCube usan tanta agua? Una gran cantidad de casi cualquier cosa puede servir como detector de neutrinos, pero el agua pura es el medio  ideal para hacerlo. Cuando uno de los billones de neutrinos que pasan golpea una molécula de agua al azar, emite un breve destello de luz. Los observatorios contienen cientos de fotorreceptores, y la pureza del agua permite que esos detectores señalen la dirección, el ángulo y la intensidad del destello con mucha precisión. Si el agua tuviera impurezas, entonces sería mucho más difícil reconstruir de dónde vino el destello dentro del volumen.

A partir de ahí, pueden reconstruir la dirección original del neutrino entrante y controlar su energía.

 

Fuente: https://www.robotitus.com/cientificos-proponen-construir-un-gigantesco-detector-de-neutrinos-en-medio-del-oceano-pacifico

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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