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Observatorio IceCube o por qué a los neutrinos les gusta el Polo Sur

Abarcando un kilómetro cúbico de hielo, el Observatorio de Neutrinos IceCube busca partículas subatómicas casi sin masa llamadas neutrinos.

14 September 2023

El Observatorio de Neutrinos IceCube es el primer detector de este tipo, diseñado para observar el cosmos desde las profundidades del hielo del Polo Sur de la Antártida. 

Abarcando un kilómetro cúbico de hielo, IceCube busca partículas subatómicas casi sin masa llamadas neutrinos. Estos mensajeros astronómicos de alta energía proporcionan información para sondear las fuentes astrofísicas más violentas: sucesos como explosiones estelares, estallidos de rayos gamma y fenómenos cataclísmicos relacionados con agujeros negros y estrellas de neutrones. 

Observatorio de Neutrinos IceCube IceCube busca partículas subatómicas casi sin masa llamadas neutrinos

IceCube es también una instalación de investigación polivalente con mediciones de precisión sobresalientes en física de neutrinos y contribuciones excepcionales a la física de los rayos cósmicos, las búsquedas de materia oscura y la glaciología. Desde la física de los neutrinos a la glaciología, pasando por la materia oscura, la ciencia de IceCube abarca una gran variedad de campos. 

Pero, ¿Qué son los neutrinos? 

Los neutrinos son partículas subatómicas invisibles, casi sin masa y eléctricamente neutras. Pueden viajar a casi la velocidad de la luz desde el borde del universo sin ser desviados por campos magnéticos ni absorbidos por la materia. Viajan en línea recta desde su origen. Esto los convierte en excelentes mensajeros de información sobre los objetos o sucesos en los que se originan. 

Los neutrinos se originan en algunos de los fenómenos más violentos y menos conocidos del universo. Sucesos como las supernovas y objetos como los núcleos galácticos activos y los agujeros negros son sólo algunas de las posibles fuentes de neutrinos de alta energía. Aparte de las partículas de luz, llamadas fotones, los neutrinos son la partícula más común del universo. 

¿Por qué construir IceCube en el Polo Sur? 

Observatorio de Neutrinos IceCubeEl Polo Sur es el único lugar de la Tierra que alberga cantidades tan grandes de hielo transparente, puro y estable

Para detectar la luz emitida por las partículas secundarias producidas por las interacciones de los neutrinos, necesitábamos un gran volumen de material transparente. Eso significaba básicamente agua o hielo. Como estas interacciones son raras y producen una luz que puede extenderse más de un kilómetro, IceCube necesita muchos átomos de hielo para captar un solo evento. El Polo Sur es el único lugar de la Tierra que alberga cantidades tan grandes de hielo transparente, puro y estable y que cuenta con la infraestructura necesaria para apoyar la investigación científica. 

IceCube no sólo necesita hielo transparente, puro y estable para realizar sus descubrimientos, sino que también debe estar protegido de la radiación de la superficie terrestre. Los sensores individuales de IceCube, llamados módulos ópticos digitales o DOM, están enterrados en el hielo a partir de una profundidad de unos 1.500 metros (4.920 pies, casi una milla) por debajo de la superficie. Los 1.500 metros de hielo sobre el detector ayudan a protegerlo de la radiación natural de la superficie terrestre. 

Observatorio de Neutrinos IceCubeEstación centrar del Observatorio de Neutrinos IceCube en el Polo Sur 

La Colaboración IceCube está formada por unos 300 físicos de 58 instituciones de 14 países. El equipo internacional es responsable del programa científico, y muchos de los colaboradores contribuyeron al diseño y construcción del detector. Las nuevas y apasionantes investigaciones llevadas a cabo por la colaboración están abriendo una nueva ventana para explorar nuestro universo. 

El Observatorio de Neutrinos IceCube ha sido financiado principalmente por la National Science Foundation (NSF), con la ayuda de organismos asociados de todo el mundo. La Universidad de Wisconsin-Madison es la institución principal, responsable del mantenimiento y las operaciones del detector. Las agencias de financiación de cada país colaborador apoyan sus esfuerzos de investigación científica. 

La Vía Láctea de neutrinos 

Observatorio de Neutrinos IceCubeComposición artística de la Vía Láctea vista a través de una lente de neutrinos (azul). Crédito: IceCube Collaboration/U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson)/ESO (S. Brunier)

En la actualidad, el Observatorio de Neutrinos IceCube es noticia porque, por primera vez, ha producido una imagen de la Vía Láctea utilizando neutrinos, unos mensajeros astronómicos diminutos y fantasmales. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, es un impresionante elemento del cielo nocturno, visible a simple vista como una banda de estrellas difusa de horizonte a horizonte.  

Los neutrinos de alta energía, con energías entre millones y miles de millones de veces superiores a las producidas por las reacciones de fusión que alimentan las estrellas, fueron detectados por el Observatorio de Neutrinos IceCube, un detector de gigatones que funciona en la estación Amundsen-Scott del Polo Sur. Este detector único en su género abarca un kilómetro cúbico de hielo antártico profundo instrumentado con más de 5.000 sensores de luz. IceCube busca señales de neutrinos de alta energía procedentes de nuestra galaxia y más allá, hasta los confines del universo.

Vídeo informativo sobre el trabajo del Observatorio de Neutrinos IceCube

Para más información: Observatorio de Neutrinos IceCube 

Fotografías: Observatorio de Neutrinos IceCube 

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