Los físicos de la Universidad de Yale participan en dos iniciativas internacionales de investigación en el Polo Sur, la IceCube Collaboration y DM-Ice, que han anunciado nuevas observaciones sobre los neutrinos cósmicos y la naturaleza de la materia oscura.
Científicos de la IceCube Collaboration han anunciado nuevos resultados sobre la detección de neutrinos cósmicos. Enterrado a 2.450 metros bajo la superficie del escudo de hielo antártico, el experimento IceCube ha detectado neutrinos muónicos, partículas subatómicas que atraviesan el universo casi sin ser perturbadas por otra materia, procedentes de fuera de la galaxia de la Tierra. La observación incluye algunos de los neutrinos de mayor energía jamás observados desde la dirección del hemisferio norte terrestre.
Los resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters.
Los neutrinos nunca se observan directamente. IceCube, un detector de partículas de gigatón situado cerca de la estación del Polo Sur Amundsen-Scott, observa los subproductos de los neutrinos que interactúan con el hielo antártico. El detector registra unos 100.000 neutrinos cada año, la mayoría producidos por la interacción de los rayos cósmicos con la atmósfera terrestre. Esas interacciones también generan miles de millones de neutrinos atmosféricos. En este estudio, los investigadores identificaron unos 10 neutrinos de alta energía de origen cósmico, posiblemente producidos por estrellas masivas en explosión o por agujeros negros en otras partes del universo.
“El hielo antártico del Polo Sur es un lugar fantástico para hacer experimentos”, afirmó Reina Maruyama, profesora adjunta de física en Yale y colaboradora de larga trayectoria de IceCube, que participó en la construcción y puesta en marcha del detector IceCube. “A esa profundidad, el hielo es limpio y transparente para la detección de la luz de las partículas resultantes de las interacciones de los neutrinos. Además, el hielo proporciona un escudo eficaz frente a los fondos para una búsqueda de materia oscura.”
Despliegue de uno de los detectores DM-Ice en el Polo Sur, con (de izquierda a derecha) Albrecht Karle, Freija Descamps (delante), Michael Carson, Perry Sandstrom y Reina Maruyama.
Maruyama es la portavoz del experimento de detección directa de materia oscura DM-Ice. Situado junto a IceCube en el escudo de hielo antártico, DM-Ice tiene como objetivo detectar la modulación anual de una señal de materia oscura compuesta por partículas masivas de interacción débil (WIMP). En un artículo presentado esta semana en la conferencia internacional TAUP,DM-Ice aborda una de las afirmaciones más antiguas sobre la observación de una señal de materia oscura en un experimento anterior, llamado DAMA.
DM-Ice muestra que es poco probable que la señal de modulación anual se explique por muones generados en la atmósfera y por fondos instrumentales relacionados. Ese hallazgo acerca a los científicos un paso más a la comprensión de los datos producidos por DAMA.
Otros colaboradores de DM-Ice de Yale que contribuyeron a este trabajo son los estudiantes de posgrado Walter Pettus, Antonia Hubbard y Zack Pierpoint, los investigadores posdoctorales Matt Kauer y Kyungeun Lim, y los estudiantes de grado de Yale Nikita Dutta y Field Rogers.
IceCube tiene su sede en el Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center de la Universidad de Wisconsin-Madison. La colaboración internacional incluye a 300 físicos e ingenieros de Estados Unidos, Alemania, Suecia, Bélgica, Suiza, Japón, Canadá, Nueva Zelanda, Australia, el Reino Unido, Corea y Dinamarca. El desarrollo y el análisis de DM-Ice están dirigidos desde el Yale Wright Laboratory. DM-Ice cuenta con 25 colaboradores.
El Observatorio de Neutrinos IceCube y DM-Ice se construyeron con subvenciones de la National Science Foundation y se operaron con el apoyo continuado de la NSF, la Fundación de Investigación Alfred P. Sloan y las instituciones participantes.
Este artículo se publica en colaboración con Yale. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
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Autor: Jim Shelton escribe para Yale.
Imagen: Eureka Sound, en la isla de Ellesmere, en el Ártico canadiense, en una imagen de la encuesta Operation IceBridge de la NASA. REUTERS/NASA/Michael Studinger/Handout
