Tomografía de la Tierra con neutrinos

2018-11-10 13:20:52

Investigadores del Instituto de Física Corpuscular han presentado el primer estudio de la densidad de nuestro planeta utilizando neutrinos, unas ‘partículas fantasma’ capaces de atravesar los cuerpos.

El neutrino es una partícula elemental, una de las más abundantes del universo, con la cualidad de atravesar el planeta sin inmutarse porque apenas interactúan con la materia ordinaria, la que vemos en el universo y que compone nuestro planeta y a nosotros mismos. Debido a lo anterior, puede aportar valiosa información sobre la distribución de su densidad, especialmente de zonas poco conocidas como el núcleo interno.

Con estos neutrinos, pudieron medir otras propiedades de la Tierra como su masa, obteniendo resultados acordes con los tradicionales métodos geofísicos. El estudio utiliza datos del experimento IceCube, el mayor telescopio de neutrinos del mundo situado en la Antártida.

Por eso se dice que el neutrino es la ‘partícula fantasma’, y se requieren enormes detectores para atraparlos. En el caso de IceCube, utiliza un kilómetro cúbico del hielo del Polo Sur para capturar los neutrinos con más energía que se conocen, algunos de los cuales proceden de los fenómenos más extremos del cosmos como agujeros negros o supernovas.

Los neutrinos que tienen más energía son parcialmente absorbidos por los materiales que componen la Tierra, en una proporción ya establecida por la colaboración científica internacional que opera el experimento antártico.

Con estos resultados, buscan relacionar estas tasas de absorción con aproximadamente 20.000 neutrinos de alta energía producidos por el choque de rayos cósmicos en la atmósfera, conocidos como neutrinos atmosféricos, detectados por IceCube en 2011. Con ellos han elaborado el primer estudio de la densidad del planeta utilizando esta partícula elemental.

Neutrinos atmosféricos

“El uso de neutrinos atmosféricos nos permite disponer de neutrinos provenientes de todas direcciones, con un amplio rango de energía y un flujo conocido con bastante precisión. La cantidad de absorción del flujo de neutrinos atmosféricos depende tanto de la cantidad de material atravesado como de la energía de los neutrinos, de modo que, estudiando la variación de la cantidad de absorción en diferentes direcciones para neutrinos de diferente energía, podemos determinar la distribución de densidad de la Tierra”, explica Sergio Palomares.

Recordemos que la idea de utilizar neutrinos para estudiar el interior del planeta no es nueva. Hace casi medio siglo se planteó un método para realizarlo mediante neutrinos creados en aceleradores de partículas.

Técnica similar para revelar cámaras ocultas en pirámides

Una técnica similar se ha empleado recientemente para descubrir una sala oculta en el interior de la pirámide de Keops usando muones atmosféricos, unos ‘parientes’ del neutrino. Pero hasta la puesta en marcha de IceCube en 2010 no existía un instrumento capaz de detectar neutrinos de alta energía que atraviesan la Tierra en cantidad suficiente para llevar a cabo este estudio.

El trabajo muestra cómo se pueden emplear los neutrinos para estudiar la estructura del interior del planeta, pero los datos utilizados son aún escasos para competir en precisión con otras técnicas geofísicas. Los investigadores esperan acceder al conjunto de datos obtenido por la colaboración IceCube desde 2011 hasta ahora, lo que mejorará la precisión de los resultados, tanto en el manto como en el núcleo terrestre.

Además, las perspectivas para esta nueva técnica mejorarán con la puesta en marcha de KM3NeT, un nuevo telescopio de neutrinos que se construye en el Mediterráneo. Con este nuevo experimento se detectarán neutrinos en ambos hemisferios, posibilitando una imagen más precisa del interior de la Tierra utilizando esta elusiva partícula.

Fuente: SINC

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