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Los neutrinos cósmicos de alta energía sólo pueden ser detectados por unos pocos aparatos ocultos en los sitios más inesperados: dentro de montañas, bajo tierra, bajo el agua, e incluso dentro de hielo sólido. Los científicos los usan para revelar los misterios del universo, para conocer la naturaleza de la materia oscura, la evolución de las estrellas y el origen de los rayos cósmicos.

¿Más rápidos que la luz?

También podrían usarse también para verificar si estos neutrinos son más rápidos que la luz, según indicaron experimentos recientes realizados en el CERN, el mayor laboratorio de física del mundo, situado en la frontera entre Francia y Suiza. Pronto dos nuevos telescopios se unirán a la red destinada a su búsqueda.

El primero, un detector de un kilómetro cúbico, reemplazará a un pequeño aparato con forma de pulpo, que hasta ahora permanecía flotando a un kilómetro de profundidad en el lago Baikal, en Rusia.

El segundo se ubicará en el fondo del mar Mediterráneo. KM3Net, sigla para "telescopio neutrino de kilómetro cúbico", se colocará a una profundidad de entre tres y cinco kilómetros, y tendrá un volumen de cinco kilómetros cúbicos.

Consistirá en un dispositivo con varias cuerdas verticales conectadas a módulos esféricos. Estas bolas de vidrio contienen sensores para detectar neutrinos. Cada cuerda mide un kilómetro de largo, así que una vez la estructura esté en el fondo del Mediterráneo, será más alta que el mayor edificio del mundo, el Burj Khalifa de Dubai, de 830 metros.

Los miles de sensores ópticos, resistentes a la presión del agua, registrarán los destellos de la llamada luz de Cherenkov, un tipo de radiación electromagnética emitida por parículas cargadas originadas en el choque de neutrinos de alta energía con el planeta Tierra.

Como todos los demás telescopios de neutrinos, el KM3NeT necesita estar en los lugares más profundos y oscuros posibles y así poder detectar las partículas que bombardean nuestro planeta.

Proyecto europeo

Un total de 40 institutos y grupos universitarios de un total de diez países participan en este proyecto europeo. Por el momento, existen varios detectores de neutrinos, pero sólo tres están a la búsqueda de estas evasivas partículas. Se trata de NT-200 en Baikal, Antares, a 2,5 km de profundidad en el mar Mediterráneo y IceCube, oculto en el hielo del Polo Sur.

Para abarcar el planeta entero, los telescopios de neutrinos deben localizarse tanto en el hemisferio norte como en el sur, apuntando en direcciones opuestas.

Partículas fantasma

Nuestro universo alberga muchos procesos violentos, incluyendo las explosiones estelares de supernovas, choques de estrellas y enormes explosiones cósmicas conocidas como brotes de rayos gama.

Estos fenómenos aceleran las partículas a niveles extremadamente elevados de energía, excediendo aquellos niveles alcanzados en experimentos en la Tierra y generando lo que se conoce como rayos cósmicos de alta energía. Los rayos se propagan por el universo y llueven sobre la atmósfera terrestre.

Aunque los astrónomos han registrado los rayos cósmicos durante años todavía no han podido establecer cuál es su origen. Los neutrinos de alta energía, creen los científicos, podrían ayudar a resolver el misterio.

Estas partículas subatómicas se originaron a partir de la reacción entre los rayos cósmicos y la materia, así que se cree proceden del mismísimo corazón de ese proceso violento que también generó los rayos. Pero a diferencia de los rayos cósmicos, los neutrinos no tienen carga eléctrica y su masa es prácticamente cero.

Tienen tan poca interacción con la materia normal que viajan sin dificultad a través del espacio, recorriendo largas distancias, lo que incluye traspasar nuestros cuerpos y nuestro planeta en línea recta.

El hecho de que puedan circular a toda velocidad a través del universo sin ninguna desviación o absorción significa que deberían teóricamente ser capaces de señalarnos su origen, convirtiéndoles en mensajeros cósmicos sin igual.

"Registrar los neutrinos de alta energía podría suponer nuestra oportunidad de ver a esa fuente, y también garantizaría que los rayos cósmicos de alta energía proceden del mismo sitio, ayudándonos a aprender más sobre ellos y el universo", afirma el Dr Oleg Kalekin, uno de los investigadores trabajando en el proyecto en la Unversidad de Erlangen en Alemania. Pero detectar este tipo de partículas es muy complicado. Son tan difíciles de rastrear que los científicos las llaman "partículas fantasma".

Apostar a lo grande

Frustrados por los continuos fracasos a la hora de detectar a este lejano viajero, los investigadores creen que tienen que apostar a lo grande. "Se ha abierto una ventana de observación de energías de baja intensidad", dice el Dr. Christian Spiering de DESY, un centro de investigación alemán de partículas físicas, vinculado al proyecto del KM3NeT.

"Queremos adaptarlo a energías más elevadas y ver cómo se ven estas partículas que son una incógnita. Para hacer esto necesitamos detectores mayores".

Mayores, explica, significa de al menos un kilómetro cúbico. Es por ello que se construyó el detector IceCube. Empezó funcionando a plena capacidad en 2010 y podría ser incluso mayor en un futuro.

Aunque nadie ha sido capaz de detectar los neutrinos de alta energía, la carrera para conseguir la primera evidencia está en marcha, dice el astrofísico Bair Shaibonov, del instituto de investigación nuclear de Dubna, Rusia. Es por esto que se decidió mejorar el detector ubicado en Rusia.

Los promotores del plan sumergirán la primera cuerda de 350 metros de largo y con módulos esféricos acoplados durante la expedición anual al Baikal del próximo año. Las condiciones de Baikal, el lago más profundo del mundo, son ideales para un telescopio de neutrinos, aseguró.

"Tenemos hielo de un metro de ancho, una plataforma natural para mejoras y reparaciones. No hay tormentas, y el agua es fresca, así que los equipos no se oxidan tan rápido. Construir un gran telescopio aquí supone sólo una fracción del costo del KM3NeT o el IceCube".

Juntos; el Baikal-GVD, el KM3NeT y el IceCube, incrementarán la capacidad de los científicos para detectar a estas partículas fantasma. De tener éxito, sus hallazgos arrojarían nueva luz sobre la naturaleza del cosmos.

Noticia publicada en BBC News (Reino Unido)