Foto del grup de l'IFIC a ANTARES-KM3NeT
Investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo
Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, han llevado a
cabo el primer estudio conjunto de los dos únicos experimentos en el mundo capaces
de estudiar el Universo mediante neutrinos. En un artículo publicado en The
Astrophysical Journal, las colaboraciones de los experimentos ANTARES, donde
participa el IFIC, y IceCube muestran que uniendo sus datos se llega a doblar su
capacidad para determinar la procedencia de estos neutrinos del espacio exterior. Esta
partícula elemental, conocida como la ‘partícula fantasma’ por su dificultad para ser
detectada, porta valiosa información de los lugares del Cosmos donde se produce,
como agujeros negros o supernovas.
Los neutrinos presentan ventajas para estudiar el Universo sobre los fotones
(partículas que componen la luz) o los rayos cósmicos (compuestos principalmente por
protones). Son neutros, por lo que no se desvían por la presencia de campos
magnéticos y apuntan directamente a su fuente, y además atraviesan grandes
cantidades de materia sin apenas interaccionar. Por eso son tan difíciles de detectar.
Se necesitan enormes cantidades de materia para captar las interacciones producidas
por los neutrinos que llegan del espacio. ANTARES es el primer telescopio de neutrinos
submarino, situado a una profundidad de 2 500 metros, cerca de la costa de Tolón
(Francia). Es más pequeño que IceCube, pero funciona mejor para detectar neutrinos
que llegan a la Tierra con energías menores a 100 TeV (teraelectronvoltios) en el cielo
del Hemisferio Sur. Por su situación observa mejor el centro de nuestra galaxia, una
región muy poblada de posibles fuentes de neutrinos donde, además, hay un agujero
negro supermasivo.
El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro de excelencia Severo Ochoa, lidera la
participación española en ANTARES, un experimento donde colaboran 28 instituciones
de 8 países. El IFIC también lidera la participación española en KM3NeT, su sucesor que
se construye en el Mediterráneo y que será el mayor telescopio de neutrinos del
mundo.
Por su parte, IceCube es el telescopio de neutrinos más grande construido hasta el
momento. Ocupa un kilómetro cúbico de hielo del Polo Sur y, por su localización,
funciona mejor para detectar neutrinos del cielo del Hemisferio Norte. Las
colaboraciones que operan estos telescopios habían presentado hasta ahora sus
resultados por separado. Sin embargo, la combinación de ambos mejora la sensibilidad
para detectar neutrinos procedentes de la zona de interés del Hemisferio Sur.
En un artículo recién publicado en la revista The Astrophysical Journal, ambas
colaboraciones muestran que una combinación de ambos detectores mejora la
sensibilidad para detectar fuentes astrofísicas puntuales de neutrinos hasta en un
factor dos, sobre todo en las regiones cercanas al centro de nuestra galaxia. Además,
el estudio marca límites más precisos a la búsqueda de neutrinos procedentes de
fuentes astrofísicas. Sin embargo, no se detectó ningún neutrino de este tipo en los
datos compartidos por los dos experimentos.
Éste es el primer análisis que ha combinado los datos y el esfuerzo de ambas
colaboraciones, y supone el primer paso para una colaboración más estrecha. En este
trabajo, el grupo de investigación ANTARES-KM3NeT del IFIC ha jugado un papel
destacado, ya que una de sus responsabilidades en el experimento es precisamente la
identificación de las fuentes de neutrinos.
A juicio de Juan de Dios Zornoza, investigador Ramón y Cajal de la Universitat de
València en el IFIC y coordinador de este trabajo, “este primer análisis conjunto es
importante no sólo porque mejora los resultados en este tipo de búsquedas, sino
porque marca el camino a seguir en otros casos, una vez reforzada la colaboración
entre ambos experimentos. Un ejemplo es la búsqueda de materia oscura, donde
también se está siguiendo esta estrategia”.
Por su parte, Javier Barrios, investigador doctoral del IFIC y autor principal del análisis,
destaca que “este estudio ha permitido aprovechar al máximo la complementariedad
de ambos detectores”. ANTARES y IceCube se construyeron con el mismo objetivo: la
búsqueda de fuentes astrofísicas de neutrinos. Se trata de objetos del Cosmos con
condiciones extremas como agujeros negros o supernovas, capaces de producir
partículas con energías miles de veces superiores a las producidas en el Gran
Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN. Se han planeado más análisis entre ambas
colaboraciones para obtener las mejores sensibilidades para fuentes galácticas
presentes en el cielo del Hemisferio Sur.
Más información y contacto:
“First combined search for neutrino point-sources in the Southern Hemisphere with the ANTARES and IceCube
neutrino telescopes,” ANTARES and IceCube Collaborations: S. Adrián-Martínez et al., The Astrophysical Journal
823 (2016) 65
Juan de Dios Zornoza. Investigador Ramón y Cajal de la Universitat de València en el Instituto de Física
Corpuscular.
Juan.de.Dios.Zornoza@ific.uv.es // 96 354 35 37
Javier Barrios. Contrato Predoctoral Formación Atracció de Talent, UV-Instituto de Física Corpuscular.
Javier.Barrios@ific.uv.es // 96 354 35 42

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