Detector neutrinos 
 

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Física

Un detector de neutrinos podría proporcionar señales de la existencia de dimensiones extra



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Al menos, así lo creen los investigadores de la Universidad del Nordeste y de la Universidad de California en Irvine, implicados en los estudios iniciales con el detector de neutrinos denominado AMANDA.

No se han descubierto más de una docena de neutrinos de alta energía hasta ahora. Sin embargo, la tasa actual de descubrimiento y el rango de energías indican que el sucesor más grande de AMANDA, llamado IceCube, ahora en construcción, podría proporcionar las primeras evidencias de la teoría de las cuerdas y otras hipótesis que intentan avanzar en nuestra comprensión actual del universo.

En las energías extremas podrían encontrarse algunas pistas para una mejor comprensión de la naturaleza del universo. En la Tierra, los aceleradores de partículas ya han producido energías en las que las Fuerzas Electromagnéticas y las Fuerzas Débiles (vistas en la radioactividad) se muestran indistinguibles. Los científicos creen que la próxima generación de aceleradores revelará que las Fuerzas Fuertes (que mantienen unidos los núcleos atómicos) son indistinguibles de las débiles y las electromagnéticas a energías todavía superiores. Para sondear a mayor profundidad y ver la conexión de la gravedad con las otras tres fuerzas, se requerirán energías todavía más altas.

Las fuentes extragalácticas pueden servir como el acelerador cósmico definitivo, y los neutrinos de tales fuentes impactando sobre protones pueden liberar energías en el rango donde pueden ser reveladas las primeras pistas para la teoría de las cuerdas.

Los neutrinos son partículas elementales similares a los electrones, pero mucho menos masivos, no poseen carga eléctrica, y apenas interaccionan con el resto de la materia.

Detector neutrinos
Esquema del IceCube. (Foto: Steve Yunck )
Con el detector AMANDA se pretende descubrir lluvias de neutrinos descendiendo, pero también emergiendo de las profundidades de la Tierra. Los neutrinos interaccionan tan débilmente con la materia que pueden atravesarla sin inmutarse. El número total de neutrinos que provienen de "abajo" y de los que llegan de "arriba" es incierto. Sin embargo, exceptuando efectos exóticos, las tasas de detección relativas se conocen bien.

Los detectores del sistema AMANDA están posicionados a gran profundidad en el hielo antártico. El IceCube posee un diseño similar, si bien tiene aproximadamente seis veces más detectores, cubriendo un volumen de un kilómetro cúbico. Un neutrino que choque con átomos en el hielo emitirá un breve pero revelador chispazo de luz azul; y usando los detectores, los científicos pueden determinar la dirección de donde vino el neutrino y cuál es su nivel de energía.

La clave principal de este enfoque científico es que los investigadores pueden comparar detecciones en un sentido y en otro, buscando diferencias en la tasa de detecciones. Esas diferencias evidenciarían un efecto exótico predicho por las nuevas teorías.

La teoría de cuerdas y otras posibilidades pueden distorsionar las cantidades relativas de neutrinos llegados de "arriba" y de "abajo". Por ejemplo, la existencia de dimensiones extra causaría que los neutrinos creasen agujeros negros microscópicos, que al instante se evaporarían liberando duchas espectaculares de partículas en la atmósfera de la Tierra y en el casquete de hielo antártico. Esto aumentaría el número de neutrinos detectados que van hacia abajo. Al mismo tiempo, la creación de agujeros negros causaría que los neutrinos que van hacia arriba fueran capturados en la corteza de la Tierra, reduciéndose con ello el número de los neutrinos que suben. Las tasas relativas de neutrinos que viajan hacia arriba o hacia abajo proporcionarían evidencias de distorsiones en las propiedades del neutrino que son predichas por las nuevas teorías.



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