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Relevo entre los telescopios de neutrinos ANTARES y KM3NeT, donde participa el IFIC

Fin de una era: esta semana se instalan nuevos detectores en el Mediterráneo, en sucesión a ANTARES, experimento pionero en el estudio de una de las partículas más abundantes del cosmos.

El Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) participa en ANTARES y en su sucesor, KM3NeT, una gran infraestructura científica para dilucidar misterios del Universo, el origen de los rayos cósmicos y la materia oscura.

 

Esta semana tiene lugar la instalación de nuevas líneas de detección del telescopio de neutrinos KM3NeT. Se trata de una gran infraestructura que se ubica en las profundidades del mar Mediterráneo y que permitirá dilucidar el origen de los rayos cósmicos, así como entender mejor la naturaleza del neutrino o arrojar luz sobre el misterio de la materia oscura en el centro de la Vía Láctea y en el Sol. El Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha contribuido al desarrollo, diseño y puesta en marcha de este gran experimento y de su antecesor, ANTARES.

El telescopio KM3NeT, que ocupa un kilómetro cúbico del mar Mediterráneo entre Francia e Italia a una profundidad entre 2.500 y 3.500 metros, sucederá definitivamente a ANTARES. Este telescopio de neutrinos fue desconectado hace unos meses tras 16 años de funcionamiento, aunque sus datos aún están siendo analizados. El desmantelamiento de sus líneas de detectores ya se ha producido, siendo reemplazadas por las nuevas más optimizadas de KM3NeT.

KM3NeT está formado por dos detectores. ARCA, con dos bloques de 115 líneas de detectores, 20 de ellas ya en funcionamiento, está dedicado a la astronomía de neutrinos. Y ORCA, un solo bloque de 115 líneas de detectores que, con la instalación de 5 nuevas líneas esta semana, alcanza ya 15 operativas. ORCA cuenta con mayor densidad de fotomultiplicadores, lo que sirve para detectar mejor los neutrinos atmosféricos y estudiar una de las propiedades más sorprendentes de esta misteriosa partícula: el cambio (oscilación) entre sus distintos tipos al atravesar la Tierra. La siguiente campaña para desplegar más líneas de detección en ORCA está prevista para este otoño. ORCA se completará en 2026 y ARCA en 2028, según las previsiones.

Los neutrinos son partículas elementales muy abundantes en el Universo, pero muy escurridizas y difíciles de detectar. En la astronomía de neutrinos se detectan los que se producen en los fenómenos más violentos y energéticos del universo, cuyo estudio serviría para intentar dilucidar cuestiones aún por resolver como el origen de los rayos cósmicos o de la materia oscura.

Los telescopios de neutrinos tienen la particularidad de ubicarse a grandes profundidades (a 2-3 km de la superficie) y de poseer una infraestructura característica en la que se distribuyen sensores ópticos en líneas verticales conformando un bosque de fotomultiplicadores que observa en la oscuridad grandes volúmenes de agua o de hielo. En el caso de los detectores submarinos, este diseño hace que tanto su construcción como su desmantelamiento gire en torno al reto de desplegar o retirar líneas distribuidas a lo largo de grandes áreas abisales.

 

Participación del IFIC

El grupo VEGA (Valencia Experimental Group of Astroparticles) del IFIC ha tomado parte en el desarrollo de ANTARES y del actual KM3NeT desde sus comienzos. Participa tanto en la integración y construcción como en el mantenimiento y análisis de datos en el seno de sendas colaboraciones internacionales. “En los próximos años, KM3NeT será el buque insignia de la comunidad astronómica europea de neutrinos y ofrecerá excelentes oportunidades científicas que los grupos españoles están dispuestos a aprovechar”, comenta Juan José Hernández Rey, anterior portavoz de ANTARES y fundador del grupo VEGA del IFIC. “ANTARES ha sido un éxito indiscutible gracias al tesón de un grupo de científicos e ingenieros extraordinario, pero lo más interesante está por venir, como se verá muy pronto”, afirma Juande Zornoza, actual líder del grupo VEGA.

 

ANTARES 

Durante todos estos años, ANTARES ha producido gran cantidad de datos que han dado lugar a los resultados científicos más completos sobre la búsqueda de WIMPs, una de las partículas candidatas más populares a formar la materia oscura. También está confirmando el flujo de neutrinos cósmicos visto por IceCube, así como dilucidando su procedencia, entre otros resultados destacados.

En el grupo VEGA del IFIC continúan realizando análisis que buscan fuentes puntuales de neutrinos cósmicos en coincidencia con otros mensajeros astrofísicos, así como búsquedas de materia oscura en el centro de la Vía Láctea y en el Sol. Además, el grupo ha contribuido al desarrollo del hardware, al diseño del detector y testeo de sus elementos, a su construcción, a la calibración temporal y al estudio de las propiedades ópticas del entorno del detector. Varios coordinadores de grupos de trabajo de la colaboración ANTARES son miembros de VEGA en el IFIC: Paco Salesa (astronomía), Rebecca Gozzini (materia oscura) y Agustín Sánchez (calibración).