Arxiu del dijous, 29/11/2012

Neutrins brillant al gel

dijous, 29/11/2012

IceCube-schema.jpg Estem acostumats a observar el món i l’Univers que ens envolta aprofitant la llum, però la part visible de l’espectre electromagnètic és una fracció petita del total, i no tot emet radiacions en la zona del visible. Per tant, aviat es van començar a construir telescopis infrarojos, telescopis de raigs X, telescopis de raigs gamma, radiotelescopis i tota mena d’enginys per recollir informació en tot l’espectre de freqüències.

Però posats a fer, per que no buscar noves maneres més imaginatives de recollir informació? I posats a fer-ho, fem-ho pensant en gran i posant-hi imaginació. Això devia ser el que tenen en ment els que van proposar, dissenyar i construir un sistema que podria ser considerat un telescopi de neutrins. Aquelles partícules tan esquives i que al final no van més de pressa que la llum, ens poden servir per entendre millor encara l’Univers.

El problema és que la matèria resulta pràcticament transparent pels neutrins. La majoria travessen la Terra sense ni adonar-se de la matèria que els envolta. I evidentment també travessaran el sistema de detecció sense afectar-lo. Per resoldre aquest problema el que cal és fabricar detectors molt grans. La idea és que si durant un dia només un de cada milió de neutrins interacciona amb, per exemple un quilo de detector, doncs posem un milió de quilos i segurament trobarem un neutrí cada dia. La xifra és només un exemple, perquè els neutrins interaccionen moltíssim menys, però la idea és fàcil d’entendre. Com que en detectem pocs, fabriquem un detector gegant i en detectarem més.

I no s’han tallat. El detector està fet de gel i mesura aproximadament un quilòmetre cúbic. I, és clar, com aconsegueixes un quilòmetre cúbic de gel? Doncs fàcil: anant a l’Antàrtida i excavant. El gel ja el tens allà, només ha calgut fer uns forats per introduir els detectors. És normal que l’hagin batejat amb el nom de “IceCube”.

El funcionament es basa en que els neutrins, al passar a través del gel interaccionen amb els àtoms de les molècules d’aigua. Això ho farà molt ocasionalment algun neutrí, mentre que la resta passaran de llarg. Però si controlem un volum de gel prou gran, els neutrins detectats seran suficients. Com que el resultat de la interacció entre el neutrí i el gel serà l’emissió d’un tipus particular de llum, si etiquetem aquesta llum sabrem que ha passat un neutrí. I si mirem on s’ha generat la llum i en quina direcció ha sortit, sabrem de quina banda venia el neutrí. Fàcil, no?

El gel antàrtic anava molt bé. Si forades prou fons la foscor permet detectar aquests flaixos de llum. De manera que han fet forats i han anat situant uns cables plens de fotodetectors entre 1,5 i 2,5 quilòmetres de fondària. El resultat és una mena de xarxa de cables enfonsats en el gel que cobreixen una gran superfície i una encara més gran profunditat.

En realitat és un detector de neutrins, però com que ens donarà idea de la direcció que porten, podrem saber quin lloc de l’espai va ser el seu origen. De manera que al final es podrà fer un mapa de fonts d’emissió de neutrins. Després només caldrà anar amb els telescopis convencionals i apuntar als indrets d’origen d’aquestes partícules.

Podríem pensar: però el detector està a l’Antàrtida, de manera que només trobarà les fonts de neutrins visibles des de l’hemisferi sud. Però no! El gran inconvenient dels neutrins (que gairebé no interaccionen amb la matèria) és una sort en aquest cas. El detector també detecta els neutrins que venen de l’hemisferi nord i que han travessat tot el planeta abans de passar per el gel antàrtic. Per tant, es podrà fer una escombrat de tot el firmament sense problemes.

Realment els humans li posem imaginació a l’hora d’esbrinar i entendre el que ens envolta!