Un cubito para escudriñar el Universo

Recientemente se ha finalizado la construcción del Ice Cube Neutrino Observatory y a mi me parece una noticia muy interesante (otra cosa es que haya escrito algo en su día) y ya he contado alguna chorrada al respecto. Pero claro ¿qué es un neutrino y qué es cómo se detectan?

Pues como diría Jack el Destripador (y como dirá algún conocido que es una frase que uso mucho) vamos a ir por partes. Un neutrino es una partícula tremendamente esquiva (no es el bosón de Higgs, pero es muy difícil de derecta) ¿y por qué? pues no es porque sean partículas escasas sino todo lo contrario, son tremendamente numerosas y están atravesando la Tierra (y a tí) constantemente sin que sus efectos se manifiesten de manera visible y esto se debe a dos motivos:

• La masa del neutrino es muy pequeña, distinta de 0, pero muy pequeña. Un neutrino electrónico tiene una masa de alrededor de 3 eV (la masa del electrón son 0,51 MeV) Si nos vamos a sus parientes (o más bien, a otros sabores) más pesados, el neutrino muonico  tiene 0,17 MeV (la tercera parte de un electrón) o el neutrino del tau tiene unos 18 MeV. Sus semejantes electrónicos, el muón y el tau tienen 105 MeV y 1,7 GeV respectivamente, unos monstruos de la famila de los leptones.



Ciclo CNO y la emisión de neutrinos. Fuente Wikipedia.

• La carga del neutrino es 0, es decir, no reacciona con la fuerza electromagnética. Si lo piensas un poco, la fuerza electromagnética es lo que le da la forma a las cosas. Los electrones de las cortezas de los átomos se repelen impidiendo que la materia se colapse (no olvidemos que casi todo es vacío) Al no tener interacción con la FEM puede atravesar los átomos sin demasiado problema. Es más, atraviesan nuestro cuerpo sin demasiadas dificultades, al igual que el edificio donde estás, el planeta Tierra y el propio Sol (que es la mayor fuente de neutrinos de los alrededores) Para detenerlos se estima que un escudo de plomo de un año luz de grosor detendría el 50% de los neutrinos.

Radiación de Cherenkov. Fuente: wikipedia

Entonces, una cosa tan escurridiza ¿cómo podemos detectarla? pues utilizando la única fuerza significativa que les influye (la gravedad es otra, pero sus efectos son despreciables en los neutrinos) mediante la Fuerza Nuclear Débil, que es la causante de la desintegración nuclear. Lo que hacemos es poner trampas a los neutrinos esperamos a que caigan en ellas. Esas trampas consisten en grandes masas de líquido en lugares oscuros y unos potentes fotoreceptores capaces de detectar destellos muy débiles ¿y que produce esos destellos? pues resulta que cuando una partícula impacta con otra en un medio como el agua impulsa a esta produciendo una especie de onda de luz que se mueve más rápido que la luz en ese medio (la luz tiene la velocidad máxima en el vacío, lo que no quiere decir que haya cosa que la puedan superar en otros medios) esa especie de onda de choque se denomina radiación de Cherenkov y es lo que se ve en las piscinas de las centrales nucleares (y es azul, a diferencia de lo que nos dicen en Los Simpsons) Esta radiación se produce cuando el neutrino impacta con una partícula siendo el resultado de una especie de onda de choque lumínica.

Para esto se suelen utilizar chismes bastante grandes (el super Kamiokande mide 40x40 metros) y suelen estar en sitios no demasiado accesibles como en una mina o en el fondo del Lago Baikal (que tiene una profundidad máxima de unos 1.600 metros) Pues este nuevo detector rompe todos los moldes. Los detectores cuelgan de unos cables que se hunden 2.400 metros en el hielo que crean una trampa para neutrinos de 1 km cúbico que ayudará a conocer mejor nuestro universo y aún así, solo se esperan detectar unos 3 neutrinos por hora (creo que esto ayuda un poco a hacerse a la idea de cuán esquivas son estas partículas)