IceCube
IceCube es el mayor telescopio de neutrinos del mundo. No consiste en un tanque, sino en un kilómetro cúbico de hielo antártico — atravesado por sensores de luz que cuelgan en lo hondo de perforaciones.
La instalación se encuentra en el polo sur geográfico, justo al lado de la estación Amundsen-Scott, y se terminó en diciembre de 2010.
El dispositivo
5 160 sensores de luz esféricos cuelgan de 86 cables de acero a profundidades entre 1 450 y 2 450 metros. Cada esfera contiene un fotomultiplicador y la electrónica correspondiente; debe resistir la presión y no puede fallar durante décadas, pues nunca más será accesible.
Las perforaciones se fundieron con agua caliente — un agujero de 2,5 kilómetros de profundidad en unos dos días. Después el agua vuelve a congelarse alrededor de los sensores y los encierra para siempre.
La detección se realiza mediante radiación de Cherenkov. Un neutrino produce, al interaccionar en el hielo, una partícula cargada cuyo cono de luz captan los sensores. A partir de los tiempos de llegada a las distintas esferas se reconstruyen la dirección y la energía.
Por qué hielo
El hielo profundo antártico es asombrosamente transparente — más que cualquier agua purificada artificialmente, porque la presión ha expulsado a lo largo de milenios todas las burbujas de aire.
Es además gratuito, está disponible en cantidad ilimitada y es oscuro. Y apantalla: sobre los sensores hay kilómetro y medio de hielo que intercepta la mayor parte de los muones cósmicos.
La desventaja frente al agua es la dispersión. El hielo contiene fronteras de grano y capas de polvo de épocas climáticas pasadas, en las que la luz cambia de dirección. La determinación de la dirección es por ello menos nítida que en KM3NeT, en el Mediterráneo.
La Tierra como filtro
Un ardid es lo que hace utilizable el telescopio. Desde arriba caen constantemente muones procedentes de la atmósfera — millones de veces más frecuentes que cualquier suceso de neutrinos.
Por eso IceCube mira hacia abajo. Los neutrinos que vienen del hemisferio norte atraviesan la Tierra entera y entran en el detector desde abajo. Todo lo demás lo detiene el planeta.
El polo sur mira así al cielo del norte.
Lo que se ha encontrado
2013 — los primeros neutrinos cósmicos. La colaboración comunicó sucesos con energías en el intervalo del petaelectronvoltio, mil veces por encima de todo lo que producen los aceleradores. Su distribución en el cielo mostró que deben proceder de fuera de nuestra galaxia. Los tres primeros recibieron apodos de Barrio Sésamo.
2017 — la primera fuente con nombre. El 22 de septiembre IceCube registró un neutrino de alta energía y emitió en cuestión de minutos un aviso automático a observatorios de todo el mundo. Los telescopios se orientaron hacia el lugar y encontraron allí un blazar — el núcleo activo de una galaxia lejana con la designación TXS 0506+056, que se hallaba justo en erupción.
Por primera vez pudo asignarse un único neutrino cósmico a una fuente con nombre. El episodio se considera un ejemplo modélico de astronomía multimensajero.
2023 — la Vía Láctea en neutrinos. De diez años de datos surgió un mapa de nuestra propia galaxia, trazado no con luz, sino con partículas. En él brilla el disco galáctico — la misma estructura que se ve en el cielo nocturno como Vía Láctea, solo que en un mensajero completamente distinto.
Qué más consigue IceCube
El detector mide neutrinos atmosféricos y determina a partir de ellos parámetros de oscilación. La zona interior DeepCore, más densamente instrumentada, rebaja el umbral de detección para ese fin.
En caso de una supernova en nuestra galaxia, la iluminación simultánea de todos los sensores daría una señal, incluso sin resolver sucesos individuales.
Está previsto IceCube-Gen2, con aproximadamente ocho veces el volumen.
Términos relacionados
- Astronomía de neutrinos — el campo de investigación
- KM3NeT — la contrapartida en el Mediterráneo
- Radiación de Cherenkov — el principio de detección
- Muones cósmicos — el fondo
Fuentes
- Colaboración IceCube: Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos, Science 342, 1242856 (2013).
- Colaboración IceCube et al.: Multimessenger observations of a flaring blazar, Science 361, eaat1378 (2018).
- Colaboración IceCube: Observation of high-energy neutrinos from the Galactic plane, Science 380, 1338 (2023).