IceCube
IceCube és un experiment d'astrofísica de partícules. Més concretament, és un telescopi de neutrins situat en l'estació Amundsen-Scott del Pol Sur. La seua construcció va finalisar en l'any 2010.
El telescopi IceCube està compost per més de 5.000 mòduls digitals òptics suspesos en un quilómetro cúbic de gèl enterrat en el subsol del Pol Sur.
L'observatori de la Fundació Nacional per a la Ciències d'Estats Units detecta neutrins a través dels flashes de llum blava produïda per la radiació de Cherenkov de partícules secundàries emeses per l'interacció de neutrins en una molècula d'aigua en el gèl.[1]
La meta principal de l'experiment és detectar neutrins en el ranc de l'alta energia, que comprén (en unitats d'electronvoltios) de 1011 fins a prop de 1021 eV.
De la mateixa manera que el seu precursor, AMANDA, IceCube desplega en les profunditats del gèl antàrtic (entre 1.450 i 2450 metros) millers de fotomultiplicadorés. Estos sensors òptics són desplegats en “cordes” de xixanta mòduls cada una, dins de clots fosos en el gèl per mig d'un trepe d'aigua calenta.
En 2012 els responsables de IceCube varen anunciar la detecció de dos neutrins superenergéticos, de més de 1000 teraelectronvoltios. Els seus descobridors els varen denominar Bert i Ernie en honor als personages televisius. Posteriorment han trobat atres 26 neutrins d'energia superior als 30 TeV, en lo que és la primera mostra de neutrins de molt alta energia procedents de fòra del sistema solar.[2]
Fases de la construcció
[editar | editar còdic]Per raons climàtiques, la construcció del IceCube es va realisar en l'estiu austral (de novembre a febrer) d'anys successius. Els forats eren perforats per mig d'aigua calenta. Quan s'alcança la profunditat desijada, tenen al voltant de 2 hores per a insertar els detectors en el seu lloc, ans que tot es congele de nou. Quan tot estiga llest, els detectors quedaran distribuïts en un bloc de gèl de prop d'un quilómetro cúbic.
En 2005, es va desplegar la primera corda de IceCube;[3] va arreplegar prou senyes per a verificar que els sensors òptics funcionen correctament. En la temporada de l'estiu austral 2005-2006, es varen colocar huit cordes adicionals, fent que IceCube es convertira en el telescopi de neutrins més gran del món. Els primers neutrins varen ser detectats el 29 de giner de 2006.[4]
En les següents temporades es va alvançar segons indica la taula:
| Temporada | N.º de cuerdo afegides |
N.º total de cordes |
|---|---|---|
| 2005 | 1 | 1 |
| 2005–2006 | 8 | 9 |
| 2006–2007 | 13 | 22 |
| 2007–2008 | 18 | 40 |
| 2008–2009 | 19 | 59 |
| 2009–2010 | 20 | 79 |
| 2010–2011 | 7 | 86 |
La construcció de IceCube va ser completada el 18 de decembre de 2010.[5]
Detecció de neutrins
[editar | editar còdic]Sensibilitat de l'experiment
[editar | editar còdic]Els neutrins no poden ser observats directament. En el seu lloc, es deduïx informació cinemàtica del neutrí per mig de la detecció d'infreqüents colisions que ocorren entre un neutrí i un àtom dins del gèl. Per l'alta densitat del gèl, casi tots els productes detectats de la colisió inicial seran muones. Per lo tant este experiment és més sensible al fluix de neutrins muónicos a través del seu volum.
No obstant, també hi ha un fondo abundant de muones creats no per neutrins sino per rajos còsmics que impacten l'atmòsfera damunt del detector; la major part d'estos poden ser immediatament rebujats pel fet que provenen de la part superior del detector. La major part dels neutrins "ascendents" que resten vindran dels rajos còsmics que colpegen el costat opost de la terra, pero alguna fracció desconeguda pot ser d'orige astronòmic. Per a distinguir entre estes dos fonts de forma estadística, la direcció i l'energia del neutrí entrante s'estima per mig dels subproductes de la colisió. Els excessos inesperats en energia o d'una direcció espacial donada indiquen una font extraterrestre.
Encara que l'expectativa és que IceCube detecte molt pocs neutrins, s'espera tindre una alta resolució en la seua detecció. Açò permetrà elaborar mapes sobre la localisació de les principals fonts d'este tipo de neutrins.
Colisions detectades
[editar | editar còdic]En el rar cas d'una colisió d'un neutrí muónico o un antineutrino muónico en un núcleu d'aigua, es produïx un muon. En el cas d'un neutrino, el protón és transformat en un neutró i el muon produït és de càrrega positiva. Sí la colisió és entre un antineutrí i un neutró, els productes són un protó i un muon de càrrega negativa.
En abdós casos la càrrega elèctrica total és preservada en l'interacció.
Montage experimental
[editar | editar còdic]
Si el muon produït en esta interacció té una velocitat superior a la de la llum en aigua (o gèl en el cas de IceCube), es produïx radiació de Cherenkov a lo llarc del traç del muon. Esta llum característica és captada pels fotomultiplicadores continguts en cada mòdul esfèric de IceCube. Una volta captada la senyal, esta és digitalisada i associada en una indicació cronométrica per la targeta d'adquisició de senyes continguda en cada mòdul i enviada a la superfície.
IceCube consta de 86 files de detectors distribuïts en un hexàgon en un quilómetro quadrat. De cada fila pengen en vertical 60 esferes de vidre de 50 polzades de diàmetro: una esfera cada 17 m entre les profunditats que van des de 1450 m fins a 2450 m. Açò supon un total de 5160 fotomultiplicadores distribuïts en un prisma hexagonal en un volum d'un quilómetro cúbic. Les condicions d'obscuritat que regnen a més d'un km de profunditat i l'absència de bombetes d'aire en el gèl, per la pressió, permeten que una dèbil traça siga detectada a distància.
Esta ret de fotomultiplicadores permet reconstruir la direcció del muon incident per mig d'un software que utilisa la posició geomètrica de cada mòdul colpejat per fotons i l'estampilla cronométrica d'esta senyal. En principi també es pot obtindre informació sobre l'energia del muon posat que el número de fotons Cherenkov produïts està relacionada en esta. L'energia del muon està directament relacionada en la del neutrí progenitor.
En el cas de neutrins de tipo electró, en lloc de traços, es produïxen cascades electromagnètiques les quals emeten fotons en totes direccions. En este tipo de successos és molt més difícil deduir la direcció del neutrí incident pero es pot obtindre una millor resolució de la seua energia.
Referències
[editar | editar còdic]- ↑ 2013.Consultat el 8 d'abril de 2018.
- ↑ «[1]», Diari El País. Consultat el 21 de novembre de 2013.
- ↑ IceCube - One hole done, 79 more to go at SpaceRef.com
- ↑ USATODAY.com - Scientists find first neutrins in 'IceCube' project
- ↑ Adam Mann. «IceCube completed». Nature 469, 13 (2011.
- Este artícul conté una traducció derivada de «IceCube» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.