Crédito de la imagen: NASA / CXC / M. Weiss
Los agujeros negros nos
fascinan. Nos permiten fácilmente
evocar imágenes de naves espaciales siendo deglutidas, sin embargo sabemos muy
poco acerca de estos extraños objetos.
De hecho, nunca hemos visto aún
la forma de un agujero negro. Los
científicos que trabajan en los experimentos de neutrinos, como el próximo
experimento Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) en español Experimento
Subterráneo Profundo de Neutrinos, es una “profunda” esperanza de lograr cambiar esta situación.
"Tienes que tener un poco de suerte",
dice Mark Thomson, co-portavoz de DUNE. "Pero sería uno de los grandes
descubrimientos de la ciencia. Sería absolutamente increíble”
.
Los agujeros negros a veces
nacen cuando una estrella masiva, por lo general más de ocho veces la masa de
nuestro Sol, se derrumba. Pero hay un montón de preguntas acerca de lo que
sucede exactamente durante el proceso: ¿Con qué frecuencia estas estrellas
colapsan y dan lugar a los agujeros negros? ¿En
que momento del colapso el
agujero negro realmente se desarrolla?
Lo que los científicos sí saben
es que en el fondo del denso núcleo de la estrella, los protones y los
electrones se aprietan entre sí para formar neutrones, enviando partículas
fantasmales llamadas neutrinos que salean hacia el espacio, mientras que la materia
cae hacia el interior.
En los libros de texto, la
materia rebota y entra en erupción, dejando una estrella de neutrones. Pero a veces, la supernova falla, y no
hay una explosión; en cambio,
nace un agujero negro.
Los detectores gigantes de DUNE, llenos de argón líquido, serán colocados
a una milla bajo la superficie en una mina de oro reutilizada. Si bien gran parte de su tiempo se
gastará buscando neutrinos enviados desde el Fermi National Accelerator
Laboratory a 1.287,44 kilómetros (800 millas) de distancia, los detectores
también tendrán la rara habilidad de recoger un colapso del núcleo de nuestra
galaxia, la Vía Láctea - si eso lleva a un nuevo negro agujero.
La única supernova jamás
registrada por los detectores de neutrinos se produjo en 1987, cuando los
científicos vieron un total de 19 neutrinos. Los
científicos aún no saben si esa supernova formó un agujero negro o una estrella
de neutrones, simplemente no habían suficientes datos. Thomson dice que si una supernova se
apaga cerca, DUNE podía ver hasta 10.000 neutrinos.
DUNE buscará una firma
particular en los neutrinos recogido por el detector. Se prevé que se forme un agujero negro
relativamente pronto en una supernova. Los
neutrinos serán capaces de salir del colapso en gran número hasta el momento en
que el agujero negro emerge atrapando todo, incluyendo la luz y los neutrinos que
estén a su alcance. En términos
de datos, eso significa que lanzan una gran ráfaga de neutrinos que se corta en
forma repentina.
Los neutrinos vienen en tres
tipos, llamados sabores: electrón, muón y tau. Cuando una estrella explota, emite
todos los diferentes tipos de neutrinos, así como sus antipartículas.
Son difíciles de atrapar. Estos neutrinos llegan con 100 veces
menos energía que los que llegan de un acelerador para los experimentos, que
los hace menos probable para interactuar en un detector.
La mayoría de los grandes
detectores de partículas que se están ejecutando, son capaces de ver los neutrinos generados en las
supernovas y son los mejores en la detección de los antineutrinos-y electrones;
no es muy bueno en la detección de los equivalentes de la materia, los
neutrinos electrón.
"Sería una tragedia que no esté listo para detectar los
neutrinos en detalle y lo suficientemente completo como para responder
preguntas claves", dice John Beacom, director del Centro de
Cosmología y Física de Astropartículas en la Universidad Estatal de Ohio.
Por suerte, DUNE es único. "El
único que es sensible a un gran trago de neutrinos electrón es DUNE, y eso es
una función de la utilización de argón [como fluido detector]", dice
Kate Scholberg, profesor de física en la Universidad de Duke.
“Sin embargo, a DUNE le tomará más tiempo conseguir
todo el cuadro, Conseguir toda una serie de grandes y poderosos detectores de
diferentes tipos en funcionamiento, es la mejor manera de averiguar sobre la vida de los agujeros negros”, dice
Beacom.
Hay un gran detector de
centelleo, JUNO, en las obras efectuadas en China, y hay planes para un enorme
detector en base de agua, Hyper-K, en Japón. Igualmente,
los detectores de ondas gravitacionales como LIGO podrían recoger
información sobre la densidad de la materia y lo que está sucediendo durante el colapso.
"Mi sueño es tener datos de una supernova con JUNO, Hyper-K y
DUNE todos en línea", dice Scholberg. "Sin
duda, será en mi década."
La velocidad con la que llegan los neutrinos después de una explosión de
supernova, dirá a los científicos sobre
lo que está sucediendo en el centro de un núcleo en colapso, pero también
proporcionará información sobre los misteriosos neutrinos, incluyendo la forma
en que interactúan entre sí y con los posibles puntos de vista en cuanto a la
cantidad que esta pequeña partículas en realidad pesa.
Dentro de los próximos tres
años, mediante el rápido crecimiento de la cooperación de DUNE, permitirá
construir y comenzar a probar un prototipo de detector que contendrá 40.000
toneladas de argón. Esta versión de 400 toneladas será el segundo experimento
que utilizará argón líquido jamás antes construido; su prueba está programada
por el CERN a partir del año 2018
DUNE está programado para
comenzar la instalación del primero de sus cuatro detectores en las Instalaciones de Investigación Subterráneas Sanford que iniciará su Investigación
en 2021.
Fuente: Symmetry - 09.sept.2015
Traducción libre de SOCA
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