T.E.L: 4 min.
La revolución que viene.
Hemos dicho aquí que la historia de la astronomía se puede dividir en tres eras. Y que vivimos en la era contemporánea, que es la era dorada de esta ciencia. Nunca antes se hicieron tantos descubrimientos ni tan importantes como en los últimos 150 años.
Si el telescopio, en el Siglo XVII, fue una revolución, durante el Siglo XX hubo varias: la fotografía, espectografía, telescopios espaciales, satélites, computación. Se descubrieron las galaxias, la expansión del universo, se postuló la Inflación Cósmica, la materia oscura, la energía oscura.
Pero en esta última era hay un elemento distintivo, sobresaliente: hasta 2016, la única materia prima de la astronomía era la luz, las ondas electromagnéticas. Hace menos de una década se detectaron por primera vez ondas gravitacionales, lo que permitió posteriormente la astronomía multi-mensajero: estudiar ciertos fenómenos a través de ondas electromagnéticas (luz) y ondas gravitacionales, a la vez.
Es una nueva ventana que no tuvieron los astrónomos en el pasado y por eso es un avance tan revolucionario como el telescopio. Potencialmente, la investigación de ondas gravitacionales podría detectar ondas primordiales para estudiar la teoría inflacionaria.
Pero hay otra revolución en marcha, silenciosa: los neutrinos.
INTRODUCCIÓN A LOS NEUTRINOS
Se postuló la existencia de una partícula -que luego sería llamada neutrino y se le asignaría el símbolo ν- por experimentos durante los años 1930 en los que "sobraba" energía, lo que tiraba por tierra toda la termodinámica. Entonces, el físico Wolfgang Pauli postuló que esa energía correspondía a una partícula todavía no descubierta. Los cálculos indicaban que tal partícula debía ser de masa nula, sin carga, es decir, indetectable. A mediados de 1950 se detectaron neutrinos experimentalmente. A pesar de los avances hasta la fecha, los neutrinos son partículas misteriosas en varios aspectos.
Se sabe que hay tres tipos, familias o "sabores": el neutrino electrónico, el muónico y el tauónico. Se detectó el fenómeno de oscilación, por lo que los neutrinos de un sabor pueden cambiar a otro. Se sabe que sí tienen masa y que viajan casi a la velocidad de la luz. El hecho de que del Sol los neutrinos lleguen antes que los fotones se explica por el hecho de que estas partículas no interactúan con nada casi nunca, mientras que la luz es absorbida y re-emitida por los átomos.
Se ha teorizado que los neutrinos podrían ser su propia antipartícula. Se los llama neutrinos de Majorama. En caso de que esto fuera cierto, sería un primer paso para explicar por qué hay tanta materia y no antimateria en el universo. Se ha postulado la existencia de otra clase de neutrino: los estériles.
Neutrinografía del Sol. Crédito: Super-Kamiokande
LOS NEUTRINOS Y LA MATERIA OSCURA
Si se define "materia oscura" como toda forma de materia que no interactúe con el electromagnetismo y posea masa, pero débil interacción gravitatoria, entonces, los planetas, agujeros negros y los neutrinos podrían ser considerados como una forma de "materia oscura".
Sin embargo, para explicar las discrepancias entre las teorías de gravedad y las observaciones de galaxias y cúmulos, hace falta algo más, ya que la suma de neutrinos y objetos masivos no explicaría ni el 3% de la masa necesaria.
La materia oscura, en cambio, se define como materia fría, no relativista. Los neutrinos, en cambio, son materia caliente. Se ha especulado con la posibilidad de que la materia oscura produzca neutrinos.
NEUTRINOS EN ASTRONOMÍA Y OTROS USOS
Las estrellas producen neutrinos. Es particularmente importante la producción de neutrinos antes de un estallido de supernova. Hemos comentado cómo una actualización en el experimento Super-Kamiokande en Japón, se utilizará como alerta temprana de supernovas.
El experimento IceCube detectó neutrinos de un blazar: TXS 0506+056. Luego se detectaron otros casos. También detectaron neutrinos de otra galaxia, M77.
Con datos de IceCube, se hizo una imagen de nuestra galaxia: Una vista multimensajero de la Vía Láctea, centrada en el centro galáctico y vista en coordenadas galácticas. Cada panel muestra el plano en bandas de 15º en diferentes longitudes de onda: rango óptico; rayos gamma; emisión esperada para el flujo de neutrinos a partir de mediciones Fermi-LAT; y el último panel con observaciones IceCube.
Se han usado neutrinos para sacar una foto del sol, una neutrinografía (en Super-Kamiokande). También se usaron neutrinos para medir nuestro mundo.
COSMOLOGÍA DE NEUTRINOS
Pero lo más importante es la existencia de un fondo cósmico de neutrinos (CνB). Este fondo es una reliquia de cuando el universo tenía menos de 2 segundos de existencia, después del Big Bang. Comparemos con el CMB (Radiación Cósmica de Microondas) que es de cuando el universo tenía 380 mil años.
Hasta ahora han habido detecciones indirectas de este fondo de neutrinos. Es muy difícil de detectar, pero en las últimas décadas han aumentado también los experimentos para buscar neutrinos. Recordemos que entre los experimentos de neutrinos figuran Super-Kamiokande, IceCube, y también el Observatorio Pierre Auger de rayos cósmicos en Mendoza, Argentina.
La detección del CMB ha sido la pieza clave de la cosmología actual. El CνB, de ser detectado y estudiado con precisión, sería una evidencia revolucionaria de la cosmología.
Distancia visible en el universo (1 Mpc, unos 3 millones de años luz) frente a la energía de los fotones. El universo extremo en energías superiores a 10^14eV (100 TeV) es opaco a la luz, pero puede explorarse directamente utilizando neutrinos como mensajeros astronómicos.
La astronomía de neutrinos ya existe. Quizás todavía no se la piense como una especialidad, pero sí podemos pensar que es una rama en crecimiento con gran potencial. Cuentan que Pauli sentía vergüenza de postular una partícula que, para ese tiempo, era considerada imposible de descubrir. Cuentan también que fue Enrico Fermi quien, luego del hallazgo del neutrón, pensó que la partícula de Pauli debía llamarse "neutrino". Alguien dijo que "lo pequeño es hermoso".☉
Las tres eras de la astronomía
Recórcholis: Pronósticos de supernovas
Solar neutrinos
Primera tomografía de la Tierra con neutrinos
Primera observación indirecta del fondo cósmico de neutrinos en los datos de BOSS BAO DR12
El fondo cósmico de neutrinos
CONFIRMED: The Last Great Prediction Of The Big Bang!
Our galaxy seen through a new lens: neutrinos detected by IceCube
Hunt for Big Bang neutrinos may provide fresh insight on origin of universe
Big Bang neutrinos
Imagen inicial: IceCube Collaboration/U.S. National Science Foundation (Lily Le & Shawn Johnson)/ESO (S. Brunier)
Solar neutrinos: Super-Kamiokande.
No hay comentarios.:
Publicar un comentario