Investigadors de l’Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) han realitzat el primer estudi conjunt dels dos únics experiments en el món capaços d’estudiar l’Univers mitjançant neutrins, l’ANTARES i l’IceCube. En un article publicat a ‘The Astrophysical Journal’ mostren que la unió de les seues dades doblega la capacitat per a determinar la procedència dels neutrins de l’espai exterior.

Aquestes partícules elementals, conegudes com ‘partícules fantasma’ per la seua dificultat per a ser detectades, porten valuosa informació dels llocs del cosmos on es produeixen, com són els forats negres o les supernoves.

Els neutrins presenten avantatges per a estudiar l’univers sobre els fotons (partícules que componen la llum) o els rajos còsmics (compostos principalment per protons). Són neutres, per la qual cosa no es desvien per la presència de camps magnètics i apunten directament a la seua font, i a més travessen grans quantitats de matèria sense quasi interaccionar. Per això són tan difícils de detectar.

Es necessiten enormes quantitats de matèria per a captar les interaccions produïdes pels neutrins que arriben de l’espai. ANTARES és el primer telescopi de neutrins submarí, situat a una profunditat de 2.500 metres prop de la costa de Tolon (França). És més xicotet que IceCube, però funciona millor per a detectar neutrins que arriben a la Terra amb energies menors a 100 TeV (teraelectronvolts) en el cel de l’hemisferi sud. Per la seua situació observa millor el centre de la nostra galàxia, una regió molt poblada de possibles fonts de neutrins on, a més, hi ha un forat negre supermassiu.

L’Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), centre d’excel·lència Severo Ochoa, lidera la participació espanyola en ANTARES, un experiment on col·laboren 28 institucions de huit països. L’IFIC també lidera la participació espanyola en KM3NeT, el seu successor, que es construeix al Mediterrani i que serà el major telescopi de neutrins del món.

Per la seua banda, IceCube és el telescopi de neutrins més gran construït fins al moment. Ocupa un quilòmetre cúbic de gel del Pol Sud i, per la seua localització, funciona millor per a detectar neutrins del cel de l’hemisferi nord. Les col·laboracions que operen aquests telescopis havien presentat fins ara els seus resultats per separat. Tanmateix, la combinació de tots dos millora la sensibilitat per a detectar neutrins procedents de la zona d’interés de l’hemisferi sud.

En un article recentment publicat en la revista ‘The Astrophysical Journal’, ambdues col·laboracions mostren que una combinació de tots dos detectors millora la sensibilitat per a detectar fonts astrofísiques puntuals de neutrins fins a en un factor dos, sobretot en les regions properes al centre de la nostra galàxia. A més, l’estudi marca límits més precisos a la cerca de neutrins procedents de fonts astrofísiques. No obstant açò, no es va detectar cap neutrí d’aquest tipus en les dades compartides pels dos experiments.

Aquesta és la primera anàlisi que ha combinat les dades i l’esforç d’ambdues col·laboracions, i suposa el primer pas per a una col·laboració més estreta. En aquest treball, el grup de recerca ANTARES-KM3NeT de l’IFIC ha jugat un paper destacat, ja que una de les seues responsabilitats en l’experiment és precisament la identificació de les fonts de neutrins.

Per a Juan de Dios Zornoza, investigador Ramón y Cajal de la Universitat de València a l’IFIC i coordinador d’aquest treball, “aquesta primera anàlisi conjunta és important no només perquè millora els resultats en aquest tipus de cerques, sinó perquè marca el camí a seguir en altres casos, una vegada reforçada la col·laboració entre tots dos experiments. Un exemple és la cerca de matèria fosca, on també s’està seguint aquesta estratègia”.

Per la seua banda, Javier Barrios, investigador doctoral de l’IFIC i autor principal de l’anàlisi, destaca que “aquest estudi ha permés aprofitar al màxim la complementarietat de tots dos detectors”. ANTARES i IceCube es van construir amb el mateix objectiu: la cerca de fonts astrofísiques de neutrins. Es tracta d’objectes del cosmos amb condicions extremes com a forats negres o supernoves, capaces de produir partícules amb energies milers de vegades superiors a les produïdes en el Gran Col·lisionador d’Hadrons (LHC) del CERN. S’han planejat més anàlisi entre ambdues col·laboracions per a obtindre les millors sensibilitats per a fonts galàctiques presents en el cel de l’hemisferi sud.