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El telescopio espacial Hubble capturó en 1994 la primera fotografía de Los Pilares de la Creación. 28 años más tarde el James Webb tomó la misma instantánea. Aunque ambas han servido para observar los últimos confines del universo, lo cierto es que el Webb obtuvo un mejor resultado. Un proceso como este parece estar repitiéndose en los telescopios de neutrinos. Esta herramienta no sólo valdrá también para comprender mejor el universo, sino que podría ayudar a resolver el misterio de la materia oscura o el origen de los rayos cósmicos.
Sin embargo, este tipo de telescopios se diferencian a simple vista del Hubble o del Webb por la sencilla razón de que se ubican a grandes profundidades, de 2 a 3 kilómetros de la superficie. También tiene un objeto de estudio distinto, el neutrino, considerado por los expertos como una de las partículas más escurridizas. Y no se debe a que sean pocas, ya que es la segunda partícula más abundante del universo. De hecho, cada segundo atraviesan el cuerpo humano billones de neutrinos producidos en el Sol.
Una de las instalaciones pioneras en el estudio de esta partícula fue el telescopio de neutrinos ANTARES, situado frente a las costas de Tolón (Francia). Tras 16 años en funcionamiento, ANTARES lleva unos meses sin estar operativa. El motivo no es otro que su sustitución por el detector de neutrinos ORCA.
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Este forma parte del proyecto internacional KM3NeT (por su acrónimo en inglés de Cubic Kilometre Neutrino Telescope), que cuenta con participación española a través del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y de la Universidad de Valencia (UV).
Las dimensiones del KM3NeT serán mayores que las de ANTARES. Y es que ORCA no será el único detector de neutrino. Localizado a unos 80 kilómetros de la costa de Capo Passero, en Sicilia (Italia), ha comenzado a construirse un segundo telescopio, con el nombre de ARCA. Así, ambos ocuparán un kilómetro cúbico de agua —de ahí el nombre del proyecto—, lo suficiente como para llenar hasta 400.000 piscinas olímpicas.
Cómo son los telescopios
El principal objetivo con estos telescopios no será otro que detectar neutrinos superenergéticos procedentes de galaxias lejanas. Para ello, el KM3NeT comprenderá más de 6.000 esferas, que estarán sujetas a cuerdas suspendidas verticalmente desde el fondo del mar.
La clave de esta construcción se encuentra precisamente en las gigantescas esferas. Cada una de ellas tiene 31 detectores de alta sensibilidad, conocidos como tubos fotomultiplicadores. Este dispositivo de detección de fotones utiliza el efecto fotoeléctrico combinado con una emisión secundaria para convertir la luz en una señal eléctrica.
Instrumento del telescopio submarino KM3NeT.
Omicrono
Una vez bajo el mar, las esferas se anclarán a unos 3,5 kilómetros, para esperar los destellos de radiación que se producen cuando los neutrinos —también llamados partículas fantasma— interactúan con el agua que hay alrededor.
Habrá quien piense que no tiene mucho sentido construir telescopios bajo el mar, pero existe una explicación científica tras esta decisión. Y es que el agua, al absorber tanta luz, permite conocer la procedencia de los neutrinos.
Una de las esferas se sumerge en las costas de Sicilia.
El mismo proceso se puede realizar con detectores perforados bajo el hielo, como ya ha demostrado el Observatorio de Neutrinos IceCube. En funcionamiento desde 2011, el IceCube cuenta con un detector que abarca un kilómetro cúbico enterrado a 2.000 metros bajo la superficie del Polo Sur. Este telescopio ha sido capaz de obtener la primera prueba de que algunos neutrinos proceden del blazar TXS 0506+056.
El blazar es un tipo de galaxia de núcleo activo (AGN, por sus siglas en inglés) que cuenta con un agujero negro con una masa millones de veces mayor que la del Sol, sobre la que cae materia a gran velocidad.
El Observatorio de Neutrinos IceCube.
Omicrono
En el caso de los telescopios submarinos, el equipo se decantó por el mar y no por el hielo porque el agua dispersa menos la luz. Sin embargo, en el interior del agua, los neutrinos son capaces de avanzar más rápido que la propia luz en dicho medio.
Tanto el KM3NeT como el IceCube son tecnologías peculiares. Pero no por las partículas que estudian, ni por el lugar en el que se han construido. La peculiaridad de ambos reside en su funcionamiento. Este se basa en detectar una luz azulada —denominada luz Cherenkov—, un tipo de radiación electromagnética producida por las partículas cargadas en el agua al viajar en ella a mayor velocidad que la luz.
¿Mejor que el James Webb?
Todavía es pronto como para extraer conclusiones acerca de la eficacia del KM3NeT, en comparación con el Observatorio de Neutrinos IceCube. Según las previsiones de los investigadores, el telescopio ORCA finalizará su instalación de 115 líneas de detectores en 2026, mientras que el ARCA —que cuenta con el mismo número de líneas de detectores— terminará dos años más tarde.
¿Cómo es posible entonces que existan publicaciones donde se asegura que el KM3NeT aportará más información acerca del cosmos que el James Webb? Desde el propio proyecto reconocen incluso que uno de sus telescopios, el ARCA, será capaz de cartografiar el 87% del cielo, incluyendo el centro galáctico de la Vía Láctea.
Representación del telescopio submarino KM3NeT.
Omicrono
Mientras tanto, los expertos continúan debatiendo sobre el origen del neutrino, pese a los avances que ya ha conseguido el IceCube. Las explosiones de supernovas, los centros activos de las galaxias o los estallidos de rayos gamma son algunas de las hipótesis que se han planteado.
Por su parte, el profesor de investigación del CSIC en el IFIC Juan José Hernández Rey asegura que «los neutrinos son muy interesantes para estudiar el cosmos«. Hernández es amplio conocer de los neutrinos pues participa desde 2015 en el proyecto KM3NeT, que lidera en España el IFIC. «A diferencia de los fotones o los rayos cósmicos, el neutrino viaja distancias intergalácticas sin ser absorbido ni desviado», explicaba el profesor en el encuentro que reunió a un centenar de científicos para preparar el mayor telescopio de neutrinos del mundo.
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