El mayor telescopio de neutrinos del mundo

Diseño de la disposición de los sensores del telescopio KM3NeT. / KM3NeT Collaboration

Expertos internacionales preparan en Valencia el mayor telescopio de neutrinos del mundo

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Los avances del que será el mayor telescopio de neutrinos del mundo, KM3NeT, se debaten esta semana en la reunión que un centenar de expertos de todo el mundo organizan en Valencia. Los detectores del instrumento se situarán en tres zonas profundas del Mediterráneo y se basan en la experiencia de un experimento anterior, ANTARES. Ambos estudian el universo mediante neutrinos, partículas elementales que transmiten valiosa información de los confines del cosmos donde se producen.

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CPAN / Un centenar de investigadores de los experimentos ANTARES y KM3NeT (acrónimo de telescopio de neutrinos de kilómetro cúbico) celebran un encuentro en la sede de la Fundación Universidad-Empresa de la Universidad de Valencia (ADEIT) del 23 al 27 de febrero. Estos dos experimentos consisten en una serie de detectores dispuestos en línea y sumergidos a más de 2.000 metros de profundidad en el Mediterráneo.

Estos dispositivos, esferas con sensores ultrarrápidos, detectan la señal luminosa que emiten partículas creadas por neutrinos de muy alta energía al interaccionar con la materia. Esta luz azulada, llamada luz Cherenkov, es un tipo de radiación electromagnética producida por las partículas cargadas en el agua al viajar en ella a mayor velocidad que la luz.

Estos neutrinos tienen energías muy superiores a las partículas que produce el Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

Estos neutrinos tienen energías muy superiores a las partículas que produce el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Los expertos aún debaten su origen, aunque las explosiones de supernovas, los centros activos de las galaxias donde existen enormes agujeros negros o los estallidos de rayos gamma serían algunas de sus fuentes.

Como no tienen carga eléctrica y apenas masa, “los neutrinos son muy interesantes para estudiar el cosmos, ya que viajan distancias intergalácticas sin ser absorbidos ni desviados, algo que no es posible con los fotones o los rayos cósmicos”, explica Juan José Hernández Rey, profesor de investigación del CSIC en el IFIC participante en KM3NeT y uno de los organizadores del encuentro.

Esta nueva forma de estudiar el universo mediante neutrinos quedó probada a finales de 2013, cuando un experimento similar en el Polo Sur llamado IceCube informó en Science de la detección de los primeros neutrinos cósmicos de muy alta energía, cuyo origen se sitúa fuera de nuestro sistema solar. KM3NeT será el primer experimento capaz de detectar neutrinos cósmicos de muy alta energía en el hemisferio Norte desde el mar.

“Esto tiene ventajas”, explica Juan de Dios Zornoza Gómez, contratado Ramón y Cajal de la Universidad de Valencia en el IFIC y participante en KM3NeT. “Desde el hemisferio Norte tenemos mejor visibilidad del centro de nuestra galaxia, y en el agua se puede reconstruir mejor la dirección de llegada de estos neutrinos, algo fundamental para un telescopio”.

Se prevén instalar 12.000 sensores frente a las costas de Marsella, Sicilia y Pilos a largo de esta década

En esta reunión se presentan los avances obtenidos con ANTARES, que toma datos desde 2008 frente a las costas de Tolón (Francia) y que, aunque no ha observado señales de neutrinos de origen astrofísico “debido a su modesto tamaño”, ha demostrado la viabilidad de la tecnología.

Además, los investigadores discuten los planes para la construcción de KM3NeT, que prevé instalar 12.000 sensores distribuidos en varios kilómetros cúbicos frente a las costas de Marsella (Francia), Sicilia (Italia) y Pilos (Grecia). La primera fase de la instalación comprende 558 módulos en los sitios francés e italiano durante 2015 y 2016. La siguiente fase se extenderá hasta 2020, pero aún no hay fecha para completar el diseño original. Sin embargo, los investigadores pueden tomar datos desde que se instalen las primeras líneas con sensores.

En Valencia se exponen los resultados de las últimas pruebas realizadas para la líneas de sensores que se van a instalar este año, así como el diseño del sistema de calibración del detector. KM3NeT es una colaboración internacional formada por más de 200 científicos y técnicos de 40 instituciones y 10 países.

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Importante participación española

La participación científica española está liderada por el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia), con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN). Desde el IFIC se han diseñado elementos cruciales en la electrónica de los módulos con los sensores y en el sistema de calibración temporal. Los físicos de este centro trabajan también en la identificación de las fuentes de neutrinos y en su utilización como búsqueda indirecta de materia oscura, que forma una cuarta parte del universo pero aún no ha sido detectada.

Además de los objetivos de física que esperan conseguir, KM3NeT proporciona una plataforma ideal para estudios de biología y geología marina. Otros grupos españoles participantes son el Instituto para la Gestión Integrada de zonas Costeras (IGIC), de la Universidad Politécnica de Valencia en Gandía y el Laboratorio de Aplicaciones Bioacústicas (LAB) de la Universidad Autónoma de Barcelona. KM3NeT ha recibido financiación europea para su preparación y diseño. La construcción se financia por los países participantes, principalmente Francia, Italia y Holanda.

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