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17 de Mayo de 2013
Astropartículas

Primeros indicios de neutrinos cósmicos en IceCube

El telescopio de neutrinos IceCube, en el Polo Sur, detecta 28 neutrinos de alta energía. Su origen más probable estaría más allá del sistema solar.

Los miles de módulos ópticos de IceCube abarcan un volumen de detección un kilómetro cúbico bajo el hielo del Polo Sur. Cuando un neutrino de alta energía interacciona con una de las moléculas de agua, se produce una cascada de partículas secundarias y luz de Cherenkov, a partir de la cual pueden reconstruirse las características del neutrino incidente. Esta simulación muestra en distintos colores la radiación de Cherenkov detectada por los módulos ópticos de IceCube. [Colaboración IceCube]

La colaboración IceCube anunció ayer los resultados más importantes obtenidos hasta el momento en su particular carrera para estudiar el cosmos con otros ojos. Con más de 5000 módulos enterrados bajo el hielo del Polo Sur y un volumen de detección de nada menos que un kilómetro cúbico, IceCube es el telescopio de neutrinos más grande del mundo. Ahora, tras analizar los datos tomados entre mayo de 2010 y mayo de 2012, los investigadores han referido la detección de los que parecen ser los primeros neutrinos de origen cósmico detectados por el experimento: 28 sucesos de más de 30 teraelectronvoltios (TeV), los más energéticos detectados hasta la fecha.

«De momento no sabemos dónde pueden haber sido producidos estos neutrinos, aunque está claro que no en el sistema solar. Puede que tampoco en nuestra galaxia. Los 28 sucesos son incompatibles a un nivel de 4,3 desviaciones estándar con el número que se espera que se producza en la atmósfera debido al bombardeo de rayos cósmicos», explica Carlos Pérez de los Heros, investigador veterano del experimento.

Los neutrinos son partículas subatómicas carentes de carga eléctrica y que apenas interaccionan con la materia, por lo que resultan muy difíciles de detectar. Sin embargo, esa misma propiedad les permite atravesar grandes distancias sin ser absorbidos por nada de lo que se cruzan en su camino. Al igual que al recibir la luz emitida por una estrella podemos deducir muchas de las propiedades del astro, la detección de neutrinos cósmicos permitiría estudiar todo tipo de procesos astrofísicos y cosmológicos insondables por otros medios. Algunos de los fenómenos más violentos y enigmáticos del universo, como los estallidos de rayos gamma, deberían emitir ingentes cantidades de neutrinos. IceCube fue construido para detectar y estudiar esas partículas a su paso por la Tierra.
 

Una nueva manera de explorar el cosmos

Los neutrinos observados hasta el momento no parecen tener ningún origen definido. «Los sucesos detectados no se acumulan en una dirección determinada, así que parece que no provienen de una fuente puntual. Pero no está descartado que en los datos que quedan por analizar aparezca algún tipo de agrupamiento en las direcciones de llegada», explica Pérez de los Heros.

Uno de los objetivos que persigue IceCube es detectar posibles neutrinos procedentes de la desintegración de partículas de materia oscura, la misteriosa sustancia que los astrónomos saben que compone en torno al 80 por ciento de toda la materia del universo, pero cuya naturaleza aún se desconoce por completo. Sin embargo, ese tampoco parece ser el origen de los neutrinos detectados hasta ahora por IceCube. «Según la mayoría de los modelos al uso, tienen una enegía demasiado grande para ser productos de aniquilación de materia oscura», puntualiza el investigador, que dirige el grupo de búsqueda de materia oscura del experimento.

El pasado mes de abril la colaboración ya refirió la detección de dos neutrinos con energías superiores a un petaelectronvoltio (1 PeV = 1000 TeV). A esos dos sucesos se suman ahora los 26 neutrinos de alta energía anunciados ayer.

Aunque sus implicaciones astrofísicas y cosmológicas constituyen aún una incógnita, los resultados anuncian un futuro muy prometedor para un experimento que, tras largos años de construcción y planificación, tiene ahora todo el camino por delante. «Llevo 16 años en el proyecto, incluyendo cuatro estancias de un mes en el Polo Sur para participar en la construcción del detector. Ver el fruto del esfuerzo de tanta gente a lo largo de tantos años es emocionante. Este descubrimiento marca el principio de una nueva exploración», concluye Pérez de los Heros.

Más información en Universidad de Wisconsin-Madison, CPAN y Es extraño... (blog de Enrique F. Borja, investigador de la ENS-CNRS de Lyon).

Una versión preliminar del artículo técnico sobre la detección de dos eventos de energía superior a 1 PeV puede encontrarse en arXiv.

—IyC

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