Road Trip: Estocolmo, Suecia

sweden_stockholmLuego de mi viaje a Suiza, continué mi EuroTour en la capital sueca. Bajas temperaturas y algo de lluvia me acompañaron los diez días de visita al Instituto Nórdico de Física Teórica (Nordita). En 1957, Niels Bohr convenció a los gobiernos de Dinamarca, Islandia, Finlandia, Noruega y Suecia que en vez de intentar hacer física teórica de manera individual los países nórdicos deberían unirse e invertir en un único centro de excelencia internacional. Originalmente ubicado en Copenhange, Nordita se trasladó a Estocolmo en 2007, donde ahora es parte del Albanova University Center, que es una versión local de la idea de Bohr: reúne a los departamentos de física, astronomía y biotecnología de las universidades en Estocolmo, de esta manera científicos de Royal Institute of Technology y University of Stockholm están en el mismo edificio lo que lleva a una activa colaboración.
En Nordita, la investigación incluye estudios de materia condensada, física subatómica, astrofísica y biofísica. La gran mayoría de sus miembros se dedica a buscar aplicaciones de las técnicas de teoría de cuerdas a sistemas de partículas. El grupo de astrofísica se especializa en simulaciones y estudios de física solar.
El grupo de física subatómica me invitó a dar un seminario presentando los fundamentos teóricos de mi trabajo, que como he contado antes consiste en la implementación de métodos para testear la validez de la la llamada simetría de Lorentz, que es el corazón de la relatividad especial. Una componente importante de mi investigación es la conexión y aplicación directa de la teoría en experimentos, sin embargo en esta audiencia el tema de central interés era la estructura matemática. Dado que Nordita costeó mi viaje desde EEUU, hice lo posible para preparar un seminario que respondiera a sus intereses, ya que estoy acostumbrado a presentar seminarios principalmente con una dosis experimental.
Además, días antes de viajar a Estocolmo recibí una invitación de parte del grupo de astrofísica de altas energías del Oskar Klein Centre en Albanova. En este grupo, físicos y astrónomos son parte de importantes colaboraciones incluyendo el telescopio espacial Fermi, IceCube y H.E.S.S., las cuales estudian fenómenos astrofísicos de alta energía con sus respectivos instrumentos en el espacio, en el hielo antártico y en el desierto de Namibia.

Ilustración

Ilustración del Telescopio Espacial Fermi en órbita

Telescopio espacial Fermi

A principios de los años 60, durante la guerra fría, Estados Unidos lanzó al espacio un grupo de satélites como parte del Projecto Vela, diseñados para detectar rayos gama emitidos por explosiones nucleares, lo que permitiría monitorear los avances en el arsenal nuclear soviético. Al poco tiempo, los satélites Vela comenzaron a detectar señales de rayos gama que no parecían provenir de la Tierra sino que del espacio. Esto llevó a considerar la posibilidad de fuentes astrofísicas de rayos gama. Estos estallidos de rayos gama (GRB por su sigla en inglés) emiten cantidades enormes de energía por períodos de tiempo muy corto, por lo que es necesario contar con equipos preparados para su observación en caso de ser detectados.
Fermi es un satélite lanzado al espacio en 2008 con el objetivo de para estudiar rayos gama, la luz más energética del espectro electromagnético. Suecia costeó gran parte de este satélite, por lo que instituciones de este país participan activamente en la ciencia estudiada por Fermi.

Aurora austral sobre IceCube.

Aurora austral sobre IceCube.

Observatorio de neutrinos IceCube

Ubicado en el polo sur, IceCube es un observatorio de neutrinos que aprovecha la pureza y gratuidad del hielo antártico para recolectar fantasmales neutrinos, que son un tema recurrente en este blog. Completado a fines de 2010, IceCube ha estado en funcionamiento por varios años permitiendo interesantes estudios de neutrinos atmosféricos, que son producidos cuando rayos cósmicos bombardean nuestra atmósfera, lo que genera lluvias de partículas incluyendo piones que se desintegran rápidamente en neutrinos y muones. Sin embargo IceCube fue diseñado para detectar neutrinos de fuentes distantes, por lo que muchas veces se le llama telescopio de neutrinos. Hasta la fecha sólo conocemos dos fuentes astrofísicas de neutrinos: nuestro Sol y la supernova SN1987A. En marzo de 2012, IceCube anunció la observación de lo que parecían ser dos neutrinos de un petaelectronvolt (esto es 1000 veces la energía de los protones del LHC). En mayo de 2013, IceCube anunció la confirmación de estos neutrinos que corresponden a los más energéticos observados. Además se logró observar otros 26 neutrinos con energías algo menores pero no menos interesantes. El resultado más atractivo del anuncio de mayo de 2013 es que los 28 neutrinos de alta energía observados no parecen ser atmosféricos (con una significancia de 4.3σ), por lo que IceCube parece haber entrado en la era de la astronomía de neutrinos.
Suecia ha jugado un rol fundamental desde los inicios de IceCube incluyendo su predecesor algo más pequeño llamado AMANDA.

Telescopio H.E.S.S en Namibia

Telescopio H.E.S.S en Namibia

Telescopio estereoscópico HESS

Las lluvias de partículas generadas en la alta atmósfera incluyen partículas cargadas eléctricamente que se mueven más rápido que la luz en el aire (esto no viola ninguna ley de la física ya que se a pesar de moverse más rápido que la luz en el aire, esto es más lento que la luz en el vacío, como señala la relatividad) lo que produce un boom luminoso. De la misma manera que un avión que se mueve más rápido que el sonido genera una onda de choque sonora (boom sónico), partículas cargadas que se mueven más rápido que la luz en el aire generan una onda de choque luminosa llamada radiación de Cherenkov. Esta radiación puede ser medida por telescopios especialmente diseñados llamados telescopios de Cherenkov. Al instalar varios de estos telescopios es posible reconstruir la dirección en el cielo donde se generó la lluvia de partículas y con ello inferir la ubicación de la fuente. Telescopios de Cherenkov proporcionan información complementaria a los telescopios espaciales en el estudio de fuentes de partículas de alta energía, en particular rayos gama. H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System) está constituido por cinco telescopios en el desierto de Namibia, en el sur de África. El último y mayor de sus telescopios comenzó sus operaciones en 2012.

En estas fechas el Comité Nobel se prepara para hacer un par de llamadas especiales desde Estocolmo, por lo que fue imposible no tocar el tema del Premio Nobel de este año durante un almuerzo con miembros de IceCube. Mi opinión es que no hay duda que Peter Higgs será uno de los premiados, ojalá junto a François Englert, que también jugó un rol fundamental en el desarrollo de lo que desafortunadamente se conoce sólo como mecanismo de Higgs. Sin embargo uno de los presentes me preguntó qué otros descubrimeintos merecían el Nobel. Siempre he pensado que Michel Mayor, Didier Queloz y Geoffrey Marcy se lo merecen por el descubrir el primer planeta extrasolar, sin embargo las muchas falsas alarmas antes del descubrimiento oficialmente aceptado en 1995 hacen dudar que este premio sea entregado. Uno de los presentes me preguntó si pensaba que un Premio Nobel era necesario por las oscilaciones neutrinos. En 2002 se premió a Ray Davis por observar neutrinos solares y a Masatoshi Koshiba por observar neutrinos atmosféricos, sin embargo ese premio no fue por descubrir las oscilaciones sino que por la observación de neutrinos y sus contribuciones a la astrofísica. La evidencia experimental recolectada durante la década pasada es clara sobre la oscilación de neutrinos como un fenómeno confirmado, además mediciones muy precisas en observatorios de neutrinos solares como SNO y Borexino han verificado y permitido resolver importantes problemas que tuvieron a los físicos rascándose la cabeza por décadas, sin embargo pienso que las muchas anomalías observadas en diferentes experimentos hacen que un Premio Nobel sea algo prematuro. Por supuesto siempre está la posibilidad de premiar avances con aplicaciones tecnológicas, de todas formas la verdadera sorpresa sería que el premio no se relacione con el bosón de Higgs.
Al final del almuerzo me enteré que uno de los presentes es miembro del Comité Nobel de Física y por eso le interesaba conocer la opinión de otras personas. Sólo sonrió cuando le decíamos que era claro que Higgs y Englert recibirán la llamada desde Suecia la madrugada del martes 8 de octubre. La duda es quién será el tercero (si es que lo hay). Un Premio al CERN por el descubrimiento del Higgs podría considerarse una posibilidad, sin embargo a pesar de que gran parte del trabajo se realizó en CERN, la construcción, puesta en marcha y análisis de los datos fue llevado a cabo por científicos de cientos de universidades en el mundo  no sólo en CERN, por lo que me parece poco probable. El próximo martes sabremos.

Luego de diez días dejo Estocolmo para la tercera parte del EuroTrip correspondiente a una semana en el Instituto de Física Nuclear de la Universidad de Groningen, al norte de Países Bajos.

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_
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