martes, 24 de mayo de 2011

Detectores de neutrinos

El neutrino fue propuesto por primera vez en 1930 por Wolfgang Pauli para compensar la aparente pérdida de energía y momento lineal en la desintegración β de los neutrones. Son partículas subatómicas de tipo fermiónico, sin carga y espín 1/2. Estas partículas tienen masa, pero muy pequeña, menos de una milmillonésima de la masa de un átomo de hidrógeno. Su interacción con las demás partículas es mínima, por lo que pasan a través de la materia ordinaria sin apenas perturbarla. Se necesitaría un bloque de plomo de una longitud de un año luz para detener la mitad de los neutrinos que lo atravesasen (9,46 billones de kilómetros). En todo caso, los neutrinos no se ven afectados por las fuerzas electromagnética o nuclear fuerte, pero sí por la fuerza nuclear débil y la gravitatoria.

Detector de neutrinos Numi.

El Sol es la más importante fuente de neutrinos a través de los procesos de desintegración beta de las reacciones que se suceden en su núcleo. Como los neutrinos no interaccionan fácilmente con la materia, escapan libremente del núcleo solar atravesando también la Tierra. Las principales fuentes de neutrinos artificiales son las centrales nucleares, las cuales pueden llegar a generar unos 5·1020 anti-neutrinos por segundo, y en menor medida, los aceleradores de partículas. Se cree que, al igual que la radiación de microondas de fondo procedente del Big Bang, hay un fondo de neutrinos de baja energía en nuestro Universo. En la década de 1980 se propuso que estos pueden ser la explicación de la materia oscura que se piensa que existe en el universo. Los neutrinos tienen una importante ventaja sobre la mayoría de los candidatos a materia oscura: sabemos que existen.

El Super-Kamiokande.

En 1967 Raymond Davis logró dar con un sistema de detección. Observó que el cloro-37 era capaz de absorber un neutrino para convertirse en argón-37, pero este resultó ser un método de detección poco preciso. Otros detectores se basan en el hecho de que el neutrino al impactar contra un electrón le transmite parte de su momento confiriéndole a éste una velocidad en ocasiones superior a la de la luz en ese mismo medio acuoso. Es en ese momento cuando se produce una emisión de luz característica, conocida como radiación de Cherenkov, que es captada por los fotomultiplicadores que recubren las paredes del recipiente. Como lo que se observa es una transmisión de momento lineal podemos inferir aproximadamente la masa de éstos y la dirección de la que proceden mientras que con el anterior sistema de detección solo podíamos calcular el flujo de neutrinos.

Detector del lago Baikal.

En vez de agua convencional se usa agua pesada porque ésta tiene más probabilidades de capturar neutrinos. Éste es el caso del más famoso detector de neutrinos. El Super-Kamiokande, que recibe su nombre de la mina japonesa de Kamioka. En el Polo Sur se ha construido un telescopio formado por una gran cantidad de detectores de neutrinos, el IceCube. Se está construyendo un equipamiento similar en el lago Baikal.

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