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La ‘caza’ submarina de neutrinos en la que participa la UGR recibe el apoyo de la Sociedad Astronómica Estadounidense

Imagen del telescopio submarino ANTARES.

Un análisis de recogida de datos sobre neutrinos por parte del telescopio submarino ANTARES en Francia, ha sido destacado por la Sociedad Astronómica Estadounidense (AAS, por sus siglas en inglés), la más importante del mundo en este ámbito. El estudio seleccionado por la AAS tiene como co-autor principal al profesor del Departamento de Física Teórica y del Cosmos de la UGR Sergio Navas Concha.

Este trabajo, publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, estudia el origen del fondo difuso de neutrinos (partículas muy pequeñas, prácticamente sin masa y que viajan a altas velocidades por el espacio) procedentes de fuentes astrofísicas puntuales débiles, lo que imposibilita su detección individual, o de interacciones de rayos cósmicos de alta energía que se propagan desde fuentes lejanas.

El telescopio submarino ANTARES detecta los neutrinos cuando interaccionan en la roca del fondo marino o en el agua, generando un muón ultra-relativista (una partícula elemental masiva) que emite luz azul (llamada Cherenkov). Esta luz es captada por unos sensores fotomultiplicadores. A partir de la posición de la luz detectada y del tiempo de llegada de la misma, los científicos miden la dirección y la energía del neutrino.

La medida del flujo difuso de neutrinos es clave para la comprensión de los mecanismos de producción y aceleración de rayos cósmicos en fuentes astrofísicas y las propiedades de interacción.

Tras el análisis de los últimos 9 años de datos del detector ANTARES, los investigadores rechazan la hipótesis de inexistencia del fondo cósmico de neutrinos a un 85% de nivel de confianza.

Los datos analizados ponen de manifiesto un moderado exceso de neutrinos cósmicos. “Pese a que no puede hablarse todavía de evidencia ya que hace falta aumentar la estadística, las propiedades del flujo de neutrinos cósmicos detectados son consistentes con los observados por el telescopio IceCube, lo que supone, sin duda, un resultado prometedor”, informa el científico de la Universidad de Granada Sergio Navas.

La siguiente generación de telescopios de neutrinos, denominada KM3NeT, y en cuya construcción y explotación científica también participa la Universidad de Granada, contará con mayor resolución para la medida de la energía y dirección de los neutrinos.

“Con KM3NeT seremos capaces, en un futuro inmediato, de caracterizar de manera precisa las propiedades del flujo difuso observado y de identificar las fuentes cósmicas de neutrinos”, afirma Sergio Navas.

El telescopio submarino ANTARES

El telescopio submarino de neutrinos ANTARES, localizado a unos 40 kilómetros de la costa de Toulon (Francia), es el mayor telescopio de neutrinos del hemisferio norte. Se trata de una red de 885 sensores de luz (fotomultiplicadores) distribuidos en 12 líneas  verticales ancladas en el fondo del mar a una profundidad de 2500 metros.

Cada línea tiene una longitud instrumentada de 350 metros y están separadas entre sí unos 70 metros. El volumen instrumentado es de 10 mega-toneladas de agua.

ANTARES comenzó a funcionar en 2007 con el objetivo de detectar neutrinos astrofísicos. Cada módulo óptico se representa por una esfera, que a su vez está ligada a una línea anclada al fondo del mar. El neutrino (no visible) genera un muón (línea azul) con energía que recorre decenas de metros mientras atraviesa el detector.

Las partículas cargadas ultra-relativistas, como el muón, emiten luz. Cuando son interceptadas por un módulo óptico, se le denomina “hit”. Los “hits” se indican mediante cubos coloreados. El color del cubo se relaciona con el tiempo en el que ocurrió el “hit”, mientras que el tamaño del cubo lo identifica la cantidad de luz que se detectó. La totalidad de la animación se produce en menos de 2 micro-segundos, como se puede apreciar en el siguiente GIF:

ANTARES pertenece a una colaboración internacional formada por unos 120 científicos de 8 países, entre los que, además de Sergio Navas, también se encuentra Antonio F. Díaz, profesor del Departamento de Arquitectura y Tecnología de Computadores de la UGR.

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