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Radar y hielo para detectar neutrinos

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Uno de los mayores misterios de la astrofísica en estos días es una pequeña partícula subatómica llamada neutrino, tan pequeña que pasa a través de la materia – la atmósfera, nuestros cuerpos, la propia Tierra – sin ser detectada.

 

Físicos de todo el mundo han estado durante décadas intentando detectar los neutrinos, que están constantemente bombardeando nuestro planeta y que son más ligeros que cualquier otra partícula subatómica conocida. Los científicos esperan que, al capturar los neutrinos, puedan estudiarlos y, con suerte, entender de dónde vienen y qué hacen.

 

Pero los intentos existentes son a menudo caros, y se pierde toda una clase de neutrinos de alta energía procedentes de algunos de los lugares más lejanos del espacio.

 

Un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters muestra, por primera vez, un experimento que podría detectar esa clase de neutrinos usando ecos de radar.

 

«Estos neutrinos son partículas fundamentales que no entendemos», dijo Steven Prohira, autor principal del estudio e investigador del Centro de Cosmología y Física de Astropartículas de la Universidad Estatal de Ohio. «Y los neutrinos de ultra alta energía pueden darnos información acerca de enormes partes del universo a las que no podemos acceder de ninguna otra manera. Tenemos que averiguar cómo estudiarlos, y eso es lo que este experimento trata de hacer».

 

 

La investigación tradicional de neutrinos es cara debido a su complejidad. En la imagen, el detector MiniBooNE. (Foto: Wikimedia/Fred Ullrich)

 

El estudio se basa en un fenómeno conocido como cascada. Los científicos creen que los neutrinos se mueven a través de la Tierra casi a la velocidad de la luz (miles de millones de ellos están pasando a través de ti ahora, mientras lees esto).

 

Los neutrinos de mayor energía tienen más probabilidades de colisionar con los átomos. Esas colisiones causan una cascada de partículas cargadas, «como un spray gigante», dijo Prohira. Y las cascadas son importantes: si los investigadores pueden detectar la cascada, pueden detectar un neutrino. Los neutrinos de ultra alta energía son tan raros que los científicos hasta ahora no han podido detectarlos.

 

Los científicos han descubierto que los mejores lugares para detectar neutrinos están en zonas con grandes capas de hielo: los experimentos de neutrinos más largos y exitosos están en la Antártida. Pero esos experimentos hasta ahora no han sido capaces de detectar neutrinos con energías más altas.

 

Ahí es donde entra en juego la investigación de Prohira: su equipo demostró, en un laboratorio, que es posible detectar la cascada que ocurre cuando un neutrino golpea un átomo haciendo rebotar las ondas de radio en el rastro de partículas cargadas que deja la cascada.

 

Para este estudio, fueron al Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC en California, establecieron un blanco de plástico de 4 metros de largo para simular el hielo en la Antártida, y dispararon hacia él con mil millones de electrones empaquetados en un pequeño grupo para simular los neutrinos. (La energía total de ese grupo de electrones, dijo Prohira, es similar a la energía total de un neutrino de alta energía). Luego transmitieron ondas de radio al objetivo de plástico para ver si las ondas detectarían efectivamente una cascada. Y lo hicieron.

 

Prohira dijo que el siguiente paso es llevar el experimento a la Antártida, para ver si puede detectar neutrinos sobre un amplio volumen de hielo remoto.

 

Las ondas de radio son la tecnología más barata conocida para detectar neutrinos, dijo, «lo cual es parte de la razón por la que esto es tan emocionante». Las ondas de radio se han utilizado en la búsqueda de los neutrinos de mayor energía durante unos 20 años, dijo Prohira. Esta técnica de radar podría ser una más en la caja de herramientas de las ondas de radio para los científicos que esperan estudiar neutrinos de ultra alta energía.

 

Y tener una mayor comprensión de los neutrinos podría ayudarnos a entender más sobre nuestra galaxia y el resto del universo.

 

«Los neutrinos son las únicas partículas conocidas que viajan en línea recta… atraviesan las cosas», dijo. «No hay otras partículas que hagan eso: la luz puede ser bloqueada. Otras partículas cargadas se desvían en los campos magnéticos.»

 

Cuando un neutrino es creado en algún lugar del universo, viaja en línea recta, inalterado.

 

«Apunta directamente hacia la cosa que lo produjo», dijo Prohira. «Por lo tanto, es una forma de identificar y aprender más sobre estos procesos extremadamente energéticos en el universo». (Fuente: NCYT Amazings)

 

 

Fuente de TenemosNoticias.com: noticiasdelaciencia.com /

Publicado el: 2020-03-28 03:00:06
En la sección: Ciencia Amazings® / NCYT®

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Publicado en Ciencia

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