jueves, 10 de septiembre de 2015

DUNE Y EL NACIMIENTO EN VIVO DE UN AGUJERO NEGRO

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