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Neutrinos de XT 0506+056 (y no es la primera vez).

Convivimos en el Universo con objetos exóticos y muy activos, y de vez en cuando tenemos noticias de ellos.
No sólo nos llega una piedra del espacio cada tanto. Otras veces nos llegan partículas atómicas; rayos cósmicos originados en diferentes eventos. Hace poco recibimos rayos de este tipo desde la activa estrella zombie eta Car (pdp, 04/jul./2018, Rayos cósmicos desde Eta Car., https://paolera.wordpress.com/2018/07/04/rayos-cosmicos-desde-eta-car/).

Los neutrinos son partículas que se originan en cierta actividad del núcleo atómico.
Primero fueron teorizados como partículas de muy pequeña masa por lo que su interacción gravitatoria con otras partículas es muy baja y sin carga eléctrica, por lo que no tiene interacción de ese tipo con otras partículas. Así, costó detectarlas, pero al fin se logró con detectores de neutrinos.
Estos instrumentos consisten en grandes masas capaces de reaccionar cuando un neutrino las impacta. Esto sucede en el telescopio de neutrinos IceCube en la Antártida (https://es.wikipedia.org/wiki/IceCube) que consiste en detectar el impacto de neutrinos en una masa de 1 Km3. de hielo.

Los neutrinos suelen provenir del Sol, originados en los violentos procesos energéticos que se dan en Él, y también las explosiones de estrellas de tipo supernovas. Pero se han detectado neutrinos más energéticos que los de origen Solar, éstos eran unas 300 millones de veces más energéticos, superando incluso los provenientes de supernovas.
Como interactúan muy poco con la materia, no habrían sufrido grandes cambios en su trayectoria hasta Casa; luego, fue posible aproximar la posición de su fuente. En la dirección más probable de donde pudieron provenir, se encuentra el blasar TXS 0506+056.

Un blazar es un núcleo galáctico activo potenciado por un agujero negro central supermasivo. Este agujero negro absorbe materia y en ese proceso, ésta se recalienta por autofricción y emite grandes cantidades de energía desde las vecindades del agujero negro. A su vez, éste emite jets bipolares (en la dirección de sus polos) de materia a alta temperatura y grandes energías. O sea que es como un cuasar pero con el chorro de materia hacia el observador (https://es.wikipedia.org/wiki/Blazar).

Ilustración de un  blasar – crédito de DESY, Science Communication Lab

Para la época en la que se recibió esos neutrinos muy energéticos (unos días después), se detectó una fulguración en rayos gamma (brote de energía de alta frecuencia) proveniente del mismo blazar.
Esto confirma el origen de estos neutrinos. Se habrían producido en el blasar TX 0506+056. Es más; revisando los archivos de datos, a fines del 2014 y principios del 2015, hubo detecciones de este tipo de neutrinos y rayos gamma desde el mismo blasar. Pero en aquellos años el sistema de alerta en tiempo real del IceCube no funcionaba completamente por lo que la correlación entre los eventos no se hizo como hoy en día.
Esto no sólo nos enseña más de los neutrinos y sus orígenes, sino que también podemos obtener nueva información de sus fuentes. Por ejemplo, en este caso, podemos decir que el blasar XT 0506+056 está consumiendo materia más rápido últimamente.

Referencia:

Fuente:

pdp.

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Los sabores de los neutrinos obligan a retocar el Modelo Standard.

Los antiguos modelaban todo con esferas. Nosotros los modernos lo hacemos con partículas. Cuando hay que explicar un proceso, generalmente una partícula es la solución. Claro, luego hay que encontra a esa partícula. A veces, no sólo se la encuentra, sino que se muestra como no lo imaginábamos obligándonos a modificar el modelo para el cual fue predicha su existencia (o sea que nos complica más las cosas). Así trabaja la Física, derrumbándose para rearmarse mejor; a diferencia de la matemática que es constructivista, se edifica sobre ella misma.

Los neutrinos [1] son partículas subatómicas de las que siempre se dijo que no tenían masa ni carga eléctrica. Su existencia fue necesaria para explicar procesos relacionados con los neutrones [2] en el núcleo del átomo. La detección de neutrinos siempre fue una tarea difícil ya que el no tener carga eléctrica no intreactúa con otras cargas o campos de ese tipo; y al no tener masa tampoco lo hace gravitacional ni mecánicamente con otras partículas.

Trazas de interacción de neutrinos. Crédito Fermilab

Hoy en día se demostró que los neutrinos tienen masa pero despreciable, muy pequeña; y más, los hay de diferentes tipos o “sabores”.
Hay neutrinos de tipo muónicos [3]. Un haz de estas partículas fue emitido desde Suiza a Italia en el marco del experimento OPERA [4]. Algunos neutrinos (5 en realidad) sufrieron las “oscilaciones” necesarias para su cambio de sabor y arribaron a destino como neutrinos tauónicos [5]. Como alguien dijo, “es como arrojar bananas y que lleguen pomelos”, pero bien… es el mundo de las partículas y eso es lo que sucede, nos guste o no.
Según el Modelo Standard de Partículas [6], los neutrinos no deben tener masa ni (por lo tanto) diferentes sabores, ya que sus propiedades implican una interacción nula con el campo de Higgs [7], campo dador de masa a las partículas.
Evidentemente hay una interacción que le da cierta masa al neutrino, lo que permite sus oscilaciones de cambio de sabor. Así las cosas, hay que modificar el Modelo Standard para explicar esta observación. Más aún, en el OPERA se tratará de hallar evidencias de antineutrinos; de hallarlos, se podría explicar el por qué de la mayor cantidad de materia que de antimateria en el Universo.

Referencias:

  1. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino
  2. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrón
  3. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino_muónico
  4. https://es.wikipedia.org/wiki/OPERA_(experimento)
  5. https://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino_tauónico
  6. https://es.wikipedia.org/wiki/Modelo_estándar_de_física_de_partículas
  7. https://es.wikipedia.org/wiki/Campo_de_Higgs

Fuente:

pdp.

Los Rayos Cósmicos de Ultra Alta Energía y los Estallidos de Rayos Gamma.

Los estallidos de rayos gamma (ERG) [1], son bruscas liberaciones de muy alta energía. Están relacionados con eventos catastróficos estelares. Los de mayor energía, se estarían originando dentro de chorros de materia. En ellos, las partículas eyectadas pueden chocar y producir ERG.

cosmic_raysLos rayos cósmicos (RC) [2],  son partículas atómicas que llegan del espacio y chocan en nuestra atmósfera produciendo lluvias de partículas como reacción en cadena al romper átomos en la atmósfera. Algo como el efecto sobre una mesa de billar, donde una bola choca contra otras y esas van desparramando a las demás. Los RC están dados por protones (cargas positivas que viven en el núcleo de los átomos).
Los RC de ultra alta energía (RCUAE), tendrían un origen más violento que los “tranquilos” RC.

Se piensa que los ERG generados en colisiones de chorros de materia, serían los generadores de RCUAE. En el chorro de materia, el choque de partículas a altas velocidades, sería capaz de crear los brotes o ERG. Esta energía sí liberada, podría acelerar protones convirtiéndolos en los RCUAE observados. Más aún, en este proceso se dan las condiciones para la aparición de neutrinos, los mismos que fueron predichos como originados por ERG y que serían los detectados por el experimento IceCube [3].

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Referencias:

  1. http://es.wikipedia.org/wiki/Brote_de_rayos_gamma
  2. http://visitantes.auger.org.ar/index.php/los-rayos-cosmicos.html
  3. http://es.wikipedia.org/wiki/IceCube

Fuentes:

pdp.

Por qué buscamos neutrinos.

El neutrino [1] es una partícula subatómica sin carga eléctrica y masa casi nula (en un principio se dijo que no tenía masa, pero eso se corrigió pronto).

neutrino6B95C1C39En procesos atómicos donde hay radiación involucrada por decaimiento o destrucción de neutrones (partículas sin carga dentro del núcleo del átomo), debía participar una partícula neutra y de masa muy menor a la de las otras partículas subatómicas, que se encargue de balancear los procesos energéticos involucrados y mantener constante algo llamado momento lineal [2] del sistema.

Ese era el neutrino y su búsqueda se transformó en un desafío ya que, por ser de carga neutra y tener poca masa, era de difícil detección por su capacidad nula de interactuar eléctricamente y pobre de hacerlo gravitacionalmente.

CapturaLos rayos cósmicos son partículas atómicas viajando a altas energía. En su viaje se van acelerando cuando pasan por campos magnéticos y obtienen velocidades relativísticas, como sucede en los aceleradores de partículas en los laboratorios terrestres.
Cuando chocan a esas velocidades con átomos de material interestelar (nubes de gas), se destruyen, decaen permitiendo la aparición de neutrinos de alta energía. En este caso, de origen extraterrestre. Detectar este tipo de neutrinos (lo que se produjo con el detector IceCube [3]) permite estudiar y entender los mecanismos de aceleración de partículas cargadas en el espacio. El mapa del cielo en coordenadas ecuatoriales muestra la densidad de detecciones (en escala de color púrpura, el plano galáctico se muestra con la curva gris)

Se piensa que la materia obscura está compuesta por WIMPs [4]. Los WIMPs serían sus propias antipartículas [5] por lo que si dos de ellos se encuentran, se destruirían generando partículas y antipartículas (electrones – positrones, protones – antiprotones).
Si los WIMPs llegan del espacio profundo al Sol, comenzarían a chocar con sus átomos, se frenarían, se desviarían y terminarían colisionando entre ellos. De las partículas y antipartículas que aparecerían, las de mayor probabilidad de salir del Sol son las que no tengan carga eléctrica y tengan muy poca masa, las de menor capacidad de interacción, o sea, los neutrinos.
Así, la detección de neutrinos provenientes del Sol con determinada energía (diferente a los que se originan allí), podría indicar la existencia y caída de partículas de materia obscura en él.

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Referencias:

  1. http://es.wikipedia.org/wiki/Neutrino
  2. http://es.wikipedia.org/wiki/Momento_lineal
  3. http://es.wikipedia.org/wiki/IceCube
  4. http://es.wikipedia.org/wiki/WIMP
  5. http://es.wikipedia.org/wiki/Antipart%C3%ADcula

Fuentes:

pdp.