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Parece sacado de una película de ciencia-ficción, pero es real. El IceCube es un telescopio de neutrinos situado en la estación Amundsen-Scott del Polo Sur. Unas instalaciones increíbles en un lugar inhóspito. Pero, ¿a quién se le ocurriría construir un observatorio tan colosal en los confines de la Tierra? Pues, lógicamente, a un grupo de científicos. IceCube se encuentra 1.400 metros bajo la superficie del polo Sur y ocupa un kilómetro cúbico. Aquí acaban de descubrir la primera fuente de rayos cósmicos. Un lejano «blazar» a 4.000 millones de años luz de nuestro planeta.

Parece el refugio terrestre de los padres de Superman. O el escondite secreto de IceMan. Pero no. Es el observatorio de neutrinos más grande del mundo. Una construcción faraónica que permite conocer más detalles sobre el universo gracias a los neutrinos y la radiación Cherenkov. Hoy, en el blog de JinP, te animamos a conocer un poco más sobre este fascinante lugar dedicado a la investigación científica.

El observatorio, que se encuentra a 1.400 metros bajo la superficie del Polo Sur, detecta la radiación Cherenkov. Una radiación creada por las reacciones nucleares de neutrinos al chocar con átomos de hielo.

El hielo más puro y claro de la Tierra, que favorece la investigación

El Polo Sur cuenta tiene el hielo más puro y claro de la Tierra. Un factor que minimiza las distorsiones. Gracias a estas condiciones es posible realizar experimentos y nuevas investigaciones sobre la materia oscura.

Pocos saben acerca de este observatorio, que ocupa 1 kilómetro cúbico. Si uniéramos las Torres Petronas, el Empire State y la Torre Sears todavía no llegaríamos a cubrir su longitud total.

Así es Ice Cube, el observatorio de neutrinos del Polo Sur

Este observatorio ocupa 1 kilómetro cúbico. Si uniéramos las Torres Petronas, el Empire State y la Torre Sears todavía no llegaríamos a cubrir su longitud total.

Se tardó 10 años en construir el IceCube

La construcción de IceCube comenzó en el año 2000. Todos los materiales y el personal necesario para levantar el IceCube tuvo que volar hasta una estación que tiene Estados Unidos en el Polo Sur. Los trabajos de edificación fueron especialmente complicados.

Por razones climáticas, la construcción del IceCube se realizó durante los veranos australes (de noviembre a febrero) de los años sucesivos. Los agujeros eran perforados por medio de agua caliente. Cuando alcanzaban la profundidad deseada, sólo disponían de dos horas para insertar los detectores, antes de que todo se congelara de nuevo.

Las duras condiciones ambientales y las dificultades técnicas del proyecto hicieron que se tardara 10 años en construirla. Las obras finalizaron el 18 de diciembre de 2010.

La Universidad de Wisconsin-Madison gestiona el centro

El proyecto fue financiado por Estados Unidos, Bélgica, Alemania y Suecia. Y tuvo un coste de unos 271 millones de dólares. También colaboraron investigadores de Canadá, Japón, Nueva Zelanda, Suiza, Reino Unido y Barbados.

En la actualidad, la gestión del IceCube corre a cargo de la universidad de Wisconsin-Madison.

La torre de perforación de IceCube

En 2005, se desplegó la primera cuerda de IceCube.​ Ésta recogió datos suficientes para verificar que los sensores ópticos funcionan correctamente. En la temporada del verano austral 2005-2006 se colocaron ocho cuerdas adicionales. De este modo se consiguió que IceCube se convirtiera en el telescopio de neutrinos más grande del mundo.

Así es IceCube, el observatorio de neutrinos del Polo Sur

IceCube es el telescopio de neutrinos más grande del mundo.

Neutrino, una partícula subatómica fascinante

La meta de IceCube es detectar neutrinos en el rango de la alta energía. Ésta abarca de 1011 hasta unos 1021 electronvoltios.

Pero, ¿qué es un neutrino? Se trata de una de las partículas subatómicas más sorprendentes y desconocidas de cuantas se conocen. Un neutrino es una partícula elemental de masa muy pequeña, similar a la del electrón, desprovista de carga eléctrica.

Un neutrino no puede ser observado directamente. Sólo se puede deducir información cinemática por medio de la detección de ‘choques’ que ocurren entre un neutrino y un átomo dentro del hielo. Estas colisiones son bastante infrecuentes. En otras palabras, IceCube es capaz de detectar neutrinos a través de los delgados flashes o la luz azul producida cuando uno de ellos interactúa con una molécula de agua en el hielo.

Debido a la alta densidad del hielo, casi todos los productos detectados de la colisión inicial son muones. Por lo tanto, el observatorio es más sensible al flujo de neutrinos muónicos a través de su volumen.

IceCube cuenta con más de 5.000 módulos digitales suspendidos en un kilómetro cúbico de hielo

El telescopio IceCube está compuesto por 5.160 módulos digitales ópticos o fotomultiplicadores. Dichos módulos están suspendidos en un kilómetro cúbico de hielo enterrado en el subsuelo del Polo Sur. Y están distribuidos en un prisma hexagonal con un volumen de un kilómetro cúbico.

Los miles de módulos digitales están sumergidos en las profundidades del hielo antártico, entre 1.450 y 2.450 metros. Las condiciones de oscuridad que reinan en estas profundidades y la ausencia de burbujas de aire en el hielo, debido a la presión, permiten que una débil traza sea detectada a distancia.

IceCube consta de 86 filas de detectores que están distribuidos en un hexágono en un kilómetro cuadrado. De cada fila cuelgan en vertical 60 esferas de vidrio. Cada esfera mide 50 pulgadas de diámetro. Y hay una esfera cada 17 metros.

Así es IceCube, el observatorio de neutrinos del Polo Sur

IceCube consta de 86 filas de detectores distribuidos en un hexágono en un kilómetro cuadrado. De cada fila cuelgan en vertical 60 esferas de vidrio. Cada esfera mide 50 pulgadas de diámetro. Y hay una esfera cada 17 metros.

Los hallazgos del IceCube

Los primeros neutrinos fueron detectados el 29 de enero de 2006. En 2012 los responsables de IceCube anunciaron la detección de dos neutrinos superenergéticos, de más de 1.000 teraelectronvoltios. Sus descubridores los llamaron Bert y Ernie en honor a los personajes televisivos.

Posteriormente han encontrado otros 26 neutrinos de energía superior a los 30 TeV. Es la primera muestra de neutrinos de muy alta energía procedentes de fuera del Sistema Solar.

La reciente detección de rayos cósmicos de alta energía

Sin embargo, también hay un fondo abundante de muones creados no por neutrinos sino por rayos cósmicos que impactan la atmósfera. Los rayos cósmicos son haces de partículas aceleradas a grandes velocidades. Llegan a la Tierra constantemente, aunque la atmósfera nos protege de ellos.

El origen de los rayos cósmicos más energéticos, conocidos desde hace más de 100 años, era un misterio. Ya no lo es. Recientemente, los científicos del observatorio IceCube han logrado rastrear por primera vez uno de los posibles orígenes de los rayos cósmicos de alta energía. El hallazgo abre nuevas posibilidades en la conocida como astronomía multimensajero, que se inició en 2017 con la detección simultánea de un choque de estrellas de neutrones mediante ondas gravitacionales y electromagnéticas.

La fuente de este neutrino, y de los rayos cósmicos que lo originaron, es un objeto conocido como blazar, a 4.000 millones de años luz de la Tierra. Una galaxia que en su centro alberga un agujero negro supermasivo y que engulle toda la materia que se le acerca. Un fenómeno muy violento y en un precario equilibrio. Cuando el equilibrio se rompe, emite fogonazos de radiación electromagnética y rayos cósmicos de alta energía, justo en dirección a la Tierra. Es por eso que los investigadores han podido rastrearlo.

Así es IceCube, el observatorio de neutrinos del Polo Sur

El observatorio IceCube cuenta con más de 5.000módulos digitales sumergidos bajo el hielo antártico, entre 1.450 y 2.450 metros de profundidad.

Crear un mapa de flujo de neutrinos: la misión de IceCube

En el futuro se prevé que IceCube cree un mapa del flujo de neutrinos proveniente del hemisferio norte. Un mapa similar a los que ya han sido producidos en otras gamas como el de la radiación de fondo de microondas. De la misma forma, ANTARES (otro experimento similar a IceCube situado en el Mediterráneo) podría terminar el mapa para el hemisferio meridional.

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