El detector de neutrinos de Japón: Super Kamiokande


Los neutrinos son unas de las partículas todavía más misteriosas y abundantes en nuestro universo. Cada segundo, 65 mil millones de neutrinos pasan a través de cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo y de la Tierra. Los neutrinos no llevan carga eléctrica, lo que significa que no son afectados por las fuerzas electromagnéticas que actúan sobre las partículas cargadas como pueden ser los electrones y protones. También son extremadamente pequeños, debido a que viajan en su mayoría no alterados por la materia. Esto hace de los neutrinos algo extremadamente difícil de detectar, y cuanto más difícil es una partícula de detectar, más sofisticados y grandes deben ser los detectores para ello. El Super-Kamiokande en Japón es uno de esos observatorios de neutrinos.


Ingenieros en el interior del tanque del Super Kamiokande, medio lleno, en un bote de remos, examinando los instrumentos.

El Super Kamiokande, o Super-K, se encuentra a 1.000 metros bajo tierra, en la mina Kamioka Mozumi, en la zona de Hida. El observatorio fue diseñado para estudiar la desintegración de protones, además del estudio solar, de los neutrinos atmosféricos y de las supernovas en la Vía Láctea. El observatorio se construyó bajo tierra con el fin de aislar el detector de rayos cósmicos y otras radiaciones.


Entrada al observatorio Super-Kamiokande.

El observatorio consta de 50.000 toneladas de agua pura en un tanque de acero inoxidable cilíndrico de 41,4 metros de altura y 39,3 metros de diámetro. Este está rodeado de 11.146 tubos fotomultiplicadores (PMT). Cuando un neutrino interactúa con los electrones o núcleos de agua, produce una partícula cargada que se mueve más rápida que la velocidad de la luz en el agua (que no debe confundirse con exceder la velocidad de la luz en el vacío, que es físicamente imposible). Esto crea un cono de luz conocido como radiación de Cherenkov, que es el equivalente óptico a una explosión sónica. La luz Cherenkov se proyecta como un anillo en la pared del detector y es grabada por los PMT. Los distintos patrones de este flash proporcionan información sobre la dirección y el estado del neutrino entrante.

El Super Kamiokande comenzó a funcionar en 1.996, relevando a su predecesor, el Observatorio Kamiokande. Apenas dos años más tarde, el observatorio anotó su primer éxito: la primera evidencia de oscilación de neutrinos. Esta fue la primera observación experimental que apoya la teoría de que el neutrino tiene masa no nula, una posibilidad con la que los teóricos han especulado por años.


Ejemplo de la detección de neutrinos.

El 23 de febrero de 1.987, el Super Kamiokande detectó, por primera vez, los neutrinos de la explosión de una supernova que tuvo lugar en la Gran Nube de Magallanes. Esta observación confirma que la teoría de la explosión de la supernova era correcta, siendo el comienzo de una nueva era en la astronomía de neutrinos.





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