El instrumento IceCube podría estar a punto de ‘cazar’ los primeros neutrinos cósmicos

IceCube es la trampa de neutrinos más sensible jamás construida. Es la primera lo bastante grande como para cazar neutrinos cósmicos de muy alta energía, procedentes de objetos y fenómenos muy lejanos. La detección de estas partículas, predicha desde hace décadas, significaría una revolución en la física y en la astronomía, de ahí la expectación.

Halzen pronuncia hoy la conferencia IceCube, un observatorio de neutrinos en el Polo Sur, dentro del ciclo La ciencia del cosmos, la ciencia en el cosmos.

“Tenemos indicios muy tentadores sobre [la detección de] dos candidatos a neutrinos cósmicos, y estamos en mitad de un análisis para sacar más información de los datos y convertir esto en un descubrimiento.Aún no lo hemos conseguido pero estamos progresando”, explica Halzen, director del Instituto para la Investigación en Física de Partículas Elementales de la Universidad de Wisconsin (Madison, EEUU), y autor de la idea de construir un detector de neutrinos en el hielo.

El equipo de IceCube presentó estos indicios el pasado julio en una de las grandes conferencias internacionales del área (Neutrino 2012), celebrada en Kioto (Japón).

A la caza de las partículas fantasma

Además de la trampa de neutrinos más grande, IceCube es la más inaccesible. Está en el Polo Sur geográfico, y a pesar de su enorme tamaño es en su mayoría invisible: ocupa un kilómetro cúbico pero está a hasta 2.500 metros de profundidad, enterrada y sellada bajo el hielo. No hay forma alguna de acceder a los detectores. Su construcción, con un coste de más de 270 millones de dólares aportados sobre todo por Estados Unidos -aunque el proyecto cuenta con otros diez países socios-, se completó hace sólo año y medio.

Los neutrinos son partículas fantasma que apenas interactúan con la materia. Miles de millones de ellos atraviesan cualquier cosa -la Tierra, a nosotros- casi sin dejar huella y constantemente. Para detectarlos la clave está en el casi: muy de vez en cuando un neutrino choca con un núcleo atómico, con consecuencias que sí son detectables. En eso se basa IceCube.

IceCube consiste en más de 5.000 sensores de luz del tamaño de una pelota de baloncesto enhebrados en 87 cables, como las cuentas de un collar; los cables han sido introducidos en un hielo ultra-transparente, sin impurezas ni burbujas que alteren la trayectoria de la luz -algo difícil de encontrar en la naturaleza si no es en la Antártida-. Se forma así una extensa matriz de detectores, que como todos los telescopios de neutrinos debe estar enterrada para evitar el ruido de otras fuentes de radiación en la superficie.

Un telescopio especial para una astronomía nueva

IceCube detecta unos 100.000 neutrinos al año. Pero para los 250 científicos que participan en el instrumento el reto está en filtrar, de entre todos ellos, los neutrinos cósmicos de muy alta energía, procedentes de objetos astronómicos muy lejanos. A pesar de que su existencia fue predicha hace décadas aún no se ha detectado ninguno: no había instrumentos capaces de hacerlo. IceCube es el primero.

Los neutrinos registrados hasta ahora en los detectores en funcionamiento vienen de fuentes terrestres; de nuestra propia atmósfera; del Sol; o de una estrella que estalló como supernova en 1987, en una galaxia muy próxima a la nuestra. Todos tienen menos energía que los neutrinos que espera detectar IceCube, que deben venir de mucho más lejos.

Por eso en realidad IceCube es un telescopio, un telescopio pionero que espera estrenar una nueva forma de estudiar el universo viendo neutrinos en vez de luz.

Un resultado negativo e “inesperado”

Uno de los primeros resultados de IceCube, publicado el pasado abril en la, tiene que ver con las explosiones de rayos gamma, tan potentes que durante unos segundos brillan más que cualquier otro objeto en el universo a pesar de estar a miles de millones de años luz de distancia.

IceCube buscó en sus registros neutrinos coincidentes con 300 explosiones de rayos gamma ocurridos entre mayo de 2008 y abril de 2010, pero sorprendentemente no encontró ninguno.

Es un resultado que los físicos han calificado de “inesperado” porque pone en dificultades a la teoría que relaciona rayos cósmicos con explosiones de rayos gamma.