Cómo es IceCube "el telescopio más extraño del mundo" que caza partículas fantasma en la Antártica

Mientras lees este artículo, miles de millones de partículas llenas de energía bombardean tu cuerpo cada segundo. No las ves ni las sientes, pero han atravesado el universo hasta llegar a la Tierra.

Son diminutas, tanto, que la gran mayoría de ellas atraviesan el espacio vacío que hay entre los átomos de las cosas que vemos.

Son los neutrinos, y aunque están llenos de energía, no tienen carga negativa ni positiva, por lo cual pueden atravesar el cosmos casi a la velocidad de la luz sin interactuar con ninguna otra partícula.

Es como si alguien caminara inmutable por un largo pasillo lleno de gente, sin saludar ni detenerse a conversar con nadie.

Los científicos que estudian los neutrinos los llaman "partículas fantasmas"porque son casi imposibles de detectar, pero durante los últimos años la tecnología les ha permitido desarrollar potentes aparatos para observarlos y resolver los misterios que traen desde el espacio exterior.

Una de estas máquinas es el IceCube (el cubo de hielo), un gigantesco observatorio ubicado en el Polo Sur que tiene la misión de detectar neutrinos que lleguen a la Tierra y sacarles la mayor cantidad de información posible.

Trabajar con neutrinos es una tarea llena de enigmas, por eso al IceCube se le ha llamado "el telescopio más extraño del planeta".

¿Cómo es y por qué es importante la compleja labor que realiza?

Sensores bajo el hielo

El IceCube no es un telescopio con un lente gigantesco como los que observan las estrellas. En realidad está equipado con más de 5.000 sensores ópticos sumergidos a cerca de 2km bajo el hielo de la Antártica.

"El hielo de los polos es un buen lugar para este tipo de laboratorios", le dice a BBC Mundo el físico Jim Whitmore, director del programa de astrofísica de partículas de la Fundación Nacional de la Ciencia de EE.UU. (NSF, por sus siglas en inglés), una de las entidades que maneja el IceCube.

"La Antártica es un lugar amplio y limpio, así que ahí se pudieron instalar los sensores a lo largo de un kilómetro cúbico de hielo".

Al cubrir una zona tan extensa, el IceCube aumenta las posibilidades de detectar los esquivos neutrinos.

En 2013 el laboratorio logró la primera detección de un neutrino cósmico altamente energético de la que se tenga registro.

Desde entonces, ha detectado hasta la fecha más de un millón de neutrinos cósmicos, de los cuales varios cientos han resultado de interés para los astrofísicos.

Pero según explica Whitmore, para los investigadores detectar un neutrino es solo el comienzo de la tarea, lo que realmente les interesa es rastrear de qué parte del universo provienen estas partículas.

Partículas sigilosas

Los neutrinos son partículas casi sin materia que se generan a partir de algunos de los eventos más violentos y energéticos del universo, como la explosión de una estrella, por ejemplo.

De hecho surgieron durante el Big Bang, durante las primeras facciones de segundo del universo.

Cuando ocurren ese tipo de eventos se liberan inmensas cantidades de neutrinos que comienzan a viajar en línea recta por el espacio. Como casi no interactúan con nada, conservan su rumbo sin desviaciones.

Los neutrinos son prácticamente imposibles de detectar, así que lo que hacen aparatos como el IceCube es esperar que alguno de ellos por fin choque contra un átomo en la Tierra y así darse cuenda de que está ahí.

Cuando eso ocurre se genera una fugaz explosión de luz que queda registrada en los sensores.

Esa personalidad sigilosa de los neutrinos es precisamente lo que los hace interesantes para los científicos.

Dado que los neutrinos viajan por el espacio en línea recta, sin que las estrellas, ni los planetas, ni siquiera los campos magnéticos afecten su rumbo, estas partículas llegan prácticamente intactas a nuestro planeta.

De esa manera, se puede rastrear la dirección de donde proviene y buscar pistas sobre la fuente que lo generó.

Desafiando la física

Detectar y rastrear neutrinos suena sencillo, pero en realidad es un proceso lleno de misterios.

Una investigación reciente del IceCube, por ejemplo, cuyos resultados aún están bajo revisión, sostiene que no logra explicar el origen de unos neutrinos que detectaron con ayuda de una antena de la NASA.

Los científicos están revisando si este hallazgo se debe a que las partículas detectadas se originaron en una intensa fuente de neutrinos, o si lo que ocurrió fue simplemente un fallo técnico de los sensores.

Pero si ambas hipótesis quedan descartadas, podrían estar ante un hallazgo que desafía nada menos que el Modelo Standard de partículas fundamentales, la teoría de la física que describe la composición y el comportamiento de la materia.

"Si este evento es real y no se debió a que algo raro ocurriera en el detector, entonces podría estar apuntando a una física más allá del Modelo Standard", dice el astrofísico Alex Pizzuto, uno de los autores de la investigación citado en el blog de IceCube.

Los investigadores, sin embargo, advierten que habrá que esperar la siguiente generación de experimentos, con mayor visión y sensibilidad para tener una mejor comprensión de esta "anomalía", como le llaman a este hallazgo.

¿Y para qué estudiar los neutrinos?

Los neutrinos son la única partícula que puede llegar a la Tierra sin alteraciones.

Eso significa que son una muy buena manera de observar la energía ultra alta del universo.

Los científicos los llaman "rayos X astronómicos" porque permiten ver a través de las estrellas, el gas y el polvo del universo, como lo explica la Unión Geofísica de Estados Unidos.

Los neutrinos también pueden ser muy útiles para develar los misterios de la materia oscura, de la que está hecha el 95% del universo pero de la que sabemos muy poco.

Así, entender los neutrinos sería una de las claves para entender el origen mismo del universo.

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