Evidencia de neutrinos astrofísicos en IceCube y más sobre IPA13

Aurora austral sobre IceCube.

Aurora austral sobre IceCube.

La semana pasada tuve la oportunidad de participar en el IceCube Particle Astrophysics Symposium (IPA13) en Madison, Wisconsin. Además de conocer el estado actual de muchos experimentos en neutrinos y astrofísica, desde el primer día del simposio corría el rumor de que IceCube haría un importante anuncio.
IceCube es un observatorio de neutrinos en el Polo Sur. Consiste en más de 5000 detectores instalados en un arreglo cúbico de 1 km por lado a una profundidad de 2.5 km bajo el hielo antártico. IceCube es el más grande observatorio de neutrinos jamás construido. Finalizado a fines de 2010, IceCube fue diseñado para estudiar diferentes tipos de eventos astrofísicos, por lo que también se le llama telescopio. Aunque sus detectores permiten estudiar neutrinos generados en la alta atmósfera (neutrinos atmosféricos), su meta principal es la detección de neutrinos provenientes de fuentes distantes. Hasta la fecha sólo hemos observado dos fuentes astrofísicas de neutrinos: nuestro Sol y la supernova 1987A. La observación de neutrinos de fuentes distantes sería un gran descubrimiento por lo que los rumores y las ganas de saber de qué se trataría el anuncio de IceCube se intensificaron durante el simposio. Hace menos de un mes IceCube anunció el descubrimiento de los dos eventos más energéticos jamás registrados, por lo que se rumoreaba que nuevos eventos de alta energía habrían sido descubiertos. Mi apuesta era que se habría descubierto alguna fuente de neutrinos, pero tuve que esperar hasta la presentación el último día de la conferencia para conocer los detalles.

Evidencia de neutrinos astrofísicos

En un salón repleto de gente (muchos grabando la presentación con sus teléfonos), el pasado 15 de mayo IceCube anunció que en los datos obtenidos entre mayo de 2010 y mayo de 2012 se observaron 28 eventos con energías superiores a 30 TeV (incluyendo los dos anunciados hace un mes). Dadas sus características, los eventos observados son compatibles con lo esperado si se trataran de neutrinos astrofísicos. El equipo ha confirmado que los eventos no parecen ser neutrinos atmosféricos ni tampoco neutrinos cosmológicos que serían más energéticos (los físicos les llaman neutrinos GZK) con una significancia de 4.3σ. El equipo de IceCube fue muy cuidadoso en no usar la palabra descubrimiento pero este resultado corresponde a una fuerte evidencia de que IceCube podría estar finalmente llevándonos a la era de la astronomía de neutrinos. El análisis muestra además que los eventos en esta pequeña muestra de neutrinos no parecen venir del mismo punto en el cielo, al contrario, están uniformemente distribuidos en el cielo, sin embargo 28 eventos es bastante poco para llegar a una conclusión definitiva de su origen por lo que más datos son necesarios.
Tuve la oportunidad de conversar con los autores del estudio donde pude hacerles varias preguntas. La más obvia es que un año ha pasado desde mayo 2012 y deberían tener un año más de datos. Me contaron que toda la colaboración está ansiosa por actualizar el análisis ya que más datos permitirían discriminar si lo observado es una fluctuación estadística o un efecto real. Sin embargo no hay una fecha determinada para anunciar los nuevos resultados. Habrá que esperar. Quise también saber más detalles de los sabores de los neutrinos observados. Cuando rayos cósmicos chocan con la atmósfera generan muchos muones por lo que si estos eventos observados corresponden a contaminación en los datos producidos por neutrinos atmosféricos (generados por rayos cósmicos) entonces es esperable observar más neutrinos muónicos, sin embargo los tres sabores han sido observados de manera uniforme, lo que es esperable que ocurra cuando neutrinos han viajado grandes distancias.

Así como los telescopios ópticos sirven para observar la luz visible de los astros, otros telescopios observan rayos gama o rayos X constituyendo otros ojos para escudriñar el universo. Los neutrinos ofrecen una valiosa herramienta para estudiar el universo distante ya que éstos se propagan grandes distancias sin ser alterados. IceCube ha presentado un interesante y emocionante resultado que aunque es muy pronto para llamar descubrimiento, sugiere fuertemente que la era de la astronomía de neutrinos puede estar a la vuelta de la esquina.

Para leer más sobre este anuncio:
Epi y Blas (Ernie & Bert) los dos neutrinos UHE observados por IceCube en Francis (th)E Mule Science’s News,
28 neutrinos en Investigación y Ciencia,
IceCube anuncia importante descubrimiento en Star Tres,
IceCube Neutrino Observatory reports first evidence for extraterrestrial high-energy neutrinos en University of Wisconsin News,
Possible important discovery at IceCube en Of Particular Significance.

IPA_tweetsTweets durante el simposio

IPA13 fue una conferencia sobre variados temas. Por primera vez en una conferencia me dediqué a twitear los detalles que consideré importantes lo que permitió un interesante intercambio en tiempo real con mucha gente. Agradezco en intercambio de tweets que permitió enriquecer la discusión. Con el riesgo de ser calificado de autoreferente, quise incluirlos acá ya que muchos los “condimenté” con links e imágenes para complementarlos. Una selección ordenados por temas puede verse en Storify: Colección de tweets desde el IceCube Particle Astrophysics Symposium 2013 en Madison, Wisconsin.

IceCube_ScienceAgradecimientos a @mikael_mm por sugerirme usar Storify en vez de tener una larga lista de tweets que había agregado acá originalmente.

Actualización (Nov. 21, 2013): IceCube anuncia que el paper de describiendo este potencial descubrimiento ha sido publicado en la revista Science, incluso llegando a ocupar la portada. El artículo técnico puede encontrarse de manera gratuita en arXiv:1311.5238.

Acerca de Jorge Diaz

Jorge es Investigador Postdoctoral en el Karlsruher Institut für Technologie, Alemania. Se dedica a la Astrofísica de Partículas estudiando neutrinos, rayos cósmicos y fotones de alta energía. Obtuvo su Ph.D. en Física de Partículas en Indiana University, Estados Unidos. En Twitter: @jsdiaz_
Esta entrada fue publicada en Comentario, Física de Partículas, Neutrinos. Guarda el enlace permanente.

6 respuestas a Evidencia de neutrinos astrofísicos en IceCube y más sobre IPA13

  1. Pingback: Observatorio de neutrinos IceCube hará importante anuncio | Conexión causal

  2. Muy bueno y claro el reporte. Gracias Jorge!

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