18:02 GMT +323 Noviembre 2017
En directo
    La Antártida (imagen referencial)

    Los físicos convierten la Antártida en un detector de partículas

    © REUTERS/ John B. Weller-Pew Charitable Trust
    Ciencia
    URL corto
    0 31560

    El colaborador de la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares (MEPhI) de Rusia (Moscú), Alexandr Nóvikov, ha eplicado a Sputnik por qué los científicos visitan la Antártida anualmente y lanzan extraños 'globos aerostáticos' allí y ha compartido sus impresiones sobre la vida cerca del polo sur de la Tierra.

    Siguiendo los pasos de Julio Verne

    Los científicos de la Universidad de Hawái, la NASA, la MEPhI y muchos otros centros científicos del mundo realizan anualmente expediciones extraordinarias a la estación de McMurdo en la Antártida, durante las que hacen algo muy extraño: lanzan al aire frío polar aerostatos dotados con los equipos más avanzados y los dejan allí tres o cuatro meses.

    Estos 'globos aerostáticos' buscan los llamados neutrinos de energías superaltas que son huellas de las explosiones y cataclismos más potentes del Universo que tuvieron lugar en los centros de las galaxias, cerca de los agujeros negros supermasivos y en otros rincones del mundo cuyo origen siguen discutiendo los astrónomos.

    "En realidad, no se puede decir que los aerostatos son anticuados y han caído en desuso. Los aerostatos actuales pueden mantenerse a la altura dada, bajarse durante el día y realizar muchas otras maniobras. Poseen una ventaja ante los satélites que consiste en que se pueden lanzar muchas veces, lo que reduce los gastos para las observaciones", destaca el físico.

    Además, según el científico, los aerostatos pueden transmitir y recibir muchos más datos que los satélites y tienen varios lados positivos más que han obligado al equipo científico del proyecto ANITA (Antarctic Impulse Transient Antenna) a elegir el 'patrimonio del siglo XIX' como la plataforma básica para instalar allí los detectores creados en EEUU y en la MEPhI.

    Los científios estadounidenses que participan en el proyecto ANITA buscan estos neutrinos desde hace ya diez años y no han encontrado todavía ninguna partícula de este tipo. No es un problema todavía, otro proyecto similar —el telescopio de Pierre Auger ubicado en la montaña— detectó solo dos o tres decenas de rayos cósmicos de energía superalta, durante décadas de funcionamiento casi interrumpido.

    Foto: Cómo la Antártida disminuye peligrosamente de tamaño

    Según los científicos, a diferencia de los neutrinos habituales producidos por el Sol y otras estrellas, los neutrinos de energías superaltas se producen en el curso de procesos extraordinarios, incluida la desintegración de partículas de la materia oscura cuya naturaleza tratan de descubrir estas observaciones. El carácter rarísimo de estas partículas obligó a los físicos a convertir toda la Antártida en un detector gigantesco de tales neutrinos, destaca Alexandr Nóvikov.

    La Antártida habla y oye

    "La probabilidad de descubrir la partícula depende de dos parámetros: la superficie del detector y la duración de su funcionamiento. En nuestro caso el propio hielo de la Antártida desempeña el papel de detector. Hay similares detectores terrestres, ARIANA y ARA. Pueden funcionar durante 24 horas al día, pero solo son capaces de registrar lo que pasa a una corta distancia. Nuestro aeróstato permite ver casi todo el continente y registrar lo que pasa a centenas de kilómetros", explica Alexandr Nóvikov.

    Lea también: ¿Amenazas del pasado? Hallan en la Antártida un inquietante virus congelado

    ¿Cómo funciona este detector natural? Está basado en un efecto curioso predicho ya en 1962 por el físico soviético, Gurguén Askarián, quien destacó que los neutrinos de alta energía "violarían" las leyes físicas pasando a través de materiales muy densos que no son conductores de la electricidad, como el hielo o la sal, donde la luz se mueve de modo más lento que la propia partícula.

    Tal movimiento superlumínico de partículas suele producir llamaradas de luz, la llamada radiación de Vavílov-Cherenkov. Mientras, como mostró Gurguén Askarián, en el caso de neutrinos de altas energías, este proceso dará origen a los haces de ondas electromagnéticas y microondas con características particulares. En el territorio de la Antártida no hay fuentes de ondas electromagnéticas, excepto las bases científicas, lo que permite a los físicos encontrar las huellas de neutrinos que pasan a través del hielo con el uso de antenas muy potentes que funcionan de modo similar a los radiotelescopios.

    Foto: La Antártida se pone verde y la NASA lo muestra

    A medida que se desarrollaba el proyecto ANITA, las dimensiones de estas antenas crecían continuamente y la versión actual del detector es una gran pila de radiorreceptores de siete metros de altura y de unas centenas de kilogramos de peso. Según Alexandr Nóvikov, el aerostato sube este conjunto de antenas a la altura de unos 37 kilómetros desde la que se puede observar casi todo el continente.

    Los primeros lanzamientos de esta antena realizados ya antes de la adhesión de los científicos rusos al proyecto mostraron que las radioseñales que recibe contienen muchas interferencias vinculadas a que la superficie de la Antártida no es plana. Según el científico, es necesario eliminar estas radioseñales parásitas para intentar encontrar neutrinos en los datos recogidos por ANITA.

    Lea también: Argentina es el país del mundo con más bases científicas permanentes en la Antártida

    Una buena solución a este problema la encontró el grupo ruso-estadounidense de físicos encabezado por el profesor de la MEPhI y la Universidad de Kansas, David Besson. Llevando a cabo experimentos con varias fuentes de radioseñales los científicos encontraron inesperadamente un método fácil y barato de resolver problemas de los que sufrían sus colegas de ANITA.

    Resultó que se pueden eliminar todas las interferencias de los datos con una radioseñal especial periódica que se emite con el uso de un habitual encendedor eléctrico para el hornillo de gas que produce descargas eléctricas cuando se comprime un elemento piezoeléctrico. Para esto fue necesario lanzar dos aerostatos más a una distancia de ANITA determinando su ubicación en el espacio con el uso de fotomultiplicadores creados en el laboratorio de David Besson en la MEPhI.

    "Ahora estamos desarrollando en la MEPhI la tercera versión del sistema de calibración de la señal, HiCal-3, sin el elemento piezoeléctrico. A diferencia de los aerostatos, se podría decir que es patrimonio del siglo pasado. De hecho, no se distingue de los encendedores que suelen llevar consigo los turistas para encender hogueras y funciona en condiciones similares. La diferencia consiste en que no es una persona la que pulsa el botón sino un motor. Por otro lado, este encendedor resulta ser muy eficaz y no hemos podido encontrarle una sustitución adecuada", dice el físico.

    La vida fuera del círculo polar

    La última sesión de trabajo de ANITA comenzó en diciembre del año pasado y acabó en la primavera del año en curso cuando los científicos rusos y estadounidenses dejaron escapar el helio de los aerostatos, se dirigieron hacia éstos, 'evacuaron' el hardware y dejaron las antenas y las aeronaves donde estaban.

    Alexandr Nóvikov explica que esto se debe al hecho que los globos aerostáticos y las antenas pesan varias toneladas y se pueden sacar solo en un avión cuyo aterrizaje en la noche polar es una tarea complicada y peligrosa.

    Los científicos tienen especiales esperanzas en los nuevos datos según Nóvikov.

    Lea más: El punto más alto de la Antártida, al servicio del programa espacial chino

    "No disponemos de tales datos todavía, pero no hemos procesado todos los datos acumulados durante el último vuelo de los aerostatos. No hemos logrado encontrar todavía los neutrinos de energías superaltas, pero nuestros detectores detectaron el paso de 14 nuevos tipos de rayos cósmicos a través de la atmósfera. Esperamos que los datos obtenidos durante las expediciones de 2014 y 2016 nos ayuden a encontrar al menos varios de tales neutrinos y comprobar el modelo estándar", continúa Alexandr Nóvikov.

    Según el científico, su detección no solo permitirá comenzar la búsqueda de estas partículas enigmáticas sino, de hecho, regalará a la Tierra un acelerador de partículas 'gratuito' que funcionará de modo continuo y será capaz de acelerar estas partículas hasta tales velocidades y energías que superen mucho las capacidades del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) y hasta los colisionadores del futuro.

    Vídeo: Cómo un detector ruso 'choca' con un súper acelerador de partículas japonés

    A finales de este mes de noviembre, el físico ruso planea regresar a la Antártida donde el equipo científico de ANITA se dirigirá de nuevo a los aerostatos y esta vez los llevará de este continente y preparará para un nuevo vuelo. Este proceso fácil a primera vista, de hecho, es demasiado complicado debido a las condiciones típicas para el espacio fuera del círculo polar.

    "No es muy fácil trabajar con equipos electrónicos en la Antártida y hasta es peligroso, porque allí casi por todas partes la humedad es nula. Si uno toca cualquier objeto o superficie metálica, casi siempre se producen descargas electrostáticas. Hay que trabajar cuidadosamente con microesquemas, chips", dice el físico.

    Según él, el clima y el frío le hacían sentir a él y a sus colegas muchas menos incomodidades que la electricidad estática, durante el lanzamiento de aerostatos.

    Ahora tendrán que dirigirse al área donde están las antenas y balones de aerostatos en condiciones climáticas más complicadas.

    Alexandr Nóvikov espera que los nuevos datos y lanzamientos de ANITA ayuden a esclarecer uno de los enigmas más interesantes e inexplicables del espacio ultraterrestre y revelar varios secretos del origen del Universo observando las partículas que podrían volar hacia la Tierra durante miles de millones de años.

    Además:

    El Gobierno de Chile busca priorizar turismo y cuidado del medio ambiente en la Antártida
    Descubren 'un nuevo mundo' bajo el hielo de la Antártida
    Chile construirá su primer buque rompehielos para surcar la Antártica
    Se cumple el aniversario de la conquista soviética del Polo Norte
    Científicos solucionan los cinco mayores problemas físicos de una tacada
    Etiquetas:
    proyecto, ciencia, investigación, partículas, física, Antártida
    Normas comunitariasDiscusión
    Comentar vía FacebookComentar vía Sputnik