Después de una década de planeamientos, innovaciones, y pruebas, el 18 de diciembre se ha completó la construcción del observatorio más grande de neutrinos en el mundo. El llamado Cubo de Hielo y está localizado en la Antártica. Este proyecto permite investigar particulas capaces de atravezar el cuerpo humano.
Se perforaron 86 agujeros y se instalaron un total de 5.160 censores ópticos para formar el detector principal. Este comprende un kilómetro cúbico de instrumentos localizado en la Estación del Polo Sur perteneciente a la fundación: National Science Foundation’s (NSF) Amundsen-Scott.
Desde su aventajado puesto en el fin del mundo, el Cubo de Hielo provee un medio innovador de investigación de las propiedades de esta partícula fundamental que origina algunos de los fenómenos más espectaculares del universo.
En las profundas y obscuras quietudes de la Antártica, el Cubo de Hielo graba las raras colisiones de neutrinos, elusivas partículas subatómicas, con los núcleos atómicos de las moléculas de agua en forma de hielo. Algunos neutrinos vienen del sol, otros de rayos cósmicos que interactúan con la atmosfera de la Tierra, y otros de la explosiones de estrellas de la Vía Láctea y otras galaxias distantes.
Billones de neutrinos atraviesan el cuerpo humano en cualquier momento, pero raramente interactúan con la materia. Los investigadores quieren saber más acerca de ellos y de dónde vienen.
El tamaño del observatorio es importante por que aumenta el número de colisiones potenciales que pueden ser observadas, haciendo el neutrino una verdadera realidad astrofísica.
Este complejo internacional es uno de los más ambiciosos proyectos científicos que se ha intentado. La NSF ha contribuido con $242 millones de dólares de los $279 millones del costo total. NSF es el manager del programa Estadounidense que coordina toda investigación de la parte más sur del continente.
La Universidad de Wisconsin-Madison es la institución líder del proyecto financiada por NSF para manejar y coordinar el trabajo de diseñar y construir el complejo con sus únicos componentes y software para el proyecto.
La universidad diseñó y construyó un Perforador Mejorado de Agua Caliente, que se ensambló en el laboratorio de ciencias físicas en Stoughton, Wisconsin, EE.UU. El perforador de 4.8 megavatios de agua caliente es una máquina especial que penetra más de 2 kilómetros en el hielo en menos de dos días.
Después de hacer estos agujeros con agua caliente, los especialitas mandan censores en los cables de fibras ópticas a profundidades de 1.450 y 2.450 metros. El hielo a estas profundidades es muy oscuro y ópticamente ultra transparente.
Cada cable tiene 60 censores y 86 cables forman un detector principal del Cubo de Hielo.Aparte hay 4 censores más arriba, que están encima del hielo, de cada cable formando así una red-matriz en la parte superior. Esta red en lo alto combinada con el detector forma a su vez el observatorio del Cubo de Hielo, y son sus censores los que detectan las interacciones de los neutrinos.
La finalización del observatorio es un hito de la cooperación internacional en el continente más del Sur. Aparte de los investigadores de la universidad y laboratorios de los EE.UU., se han sumado científicos de Bélgica, Alemania, y Suecia los que fundaron este observatorio. Los datos recogidos por el Cubo de Hielo son analizados también en colaboración con Barbados, Canadá, Japón, Nueva Zelandia, Suiza, y el Reino Unido.
El director de la oficina de programas polares de NSF, Karl A. Erb dijo: “El Cubo de Hielo no sólo es un observatorio magnífico por su investigación fundamental en Astrofísica, sino que es esa clase de ciencia que sólo puede ser intentada con la colaboración, la ciencia de diplomacia, y el trabajo de muchas naciones juntas en la más finas de las tradiciones de la ciencia de la Antártica y apuntando a una sola meta”.
Para construir este laboratorio, todo el personal, equipos, comida y los componentes de los detectores tuvieron que ser transportados a la Antártica desde varios lugares alrededor del mundo. Todo tuvo que ser llevado por los aviones de cargo C-130 equipados con esquíes de la estación McMurdo, que se encuentra cerca de la Antártica, al Polo Sur, a más de 800 millas aéreas y trabajando en los muy cortos veranos Antárticos, es decir de noviembre a febrero, cuando el sol brilla 24 horas al día. Los equipos trabajaban en turnos para maximizar su corto tiempo en el hielo.
Un equipo internacional de científicos ha estado trabajando en esta construcción desde noviembre del 1999 cuando fue propuesto al NSF y sus socios en Bélgica, Alemania y Suecia.
En el 1950 el novelista en física Frederick Reines y otros físicos de partículas se dieron cuenta que los neutrinos podrían ser usados como mensajeros astronómicos. En contraste con la luz, los neutrinos pueden atravesar casi toda la materia pudiendo así sondar espacialmente los más violentos procesos en el universo como estrellas de neutrones y agujeros negros. Los neutrinos que el Cubo de Hielo estudia exceden por mucho a los producidos por cualquier acelerador creado por el hombre.
Así como muchos proyectos científicos de gran escala, el Cubo de Hielo comenzó a grabar datos aos antes que fuera finalizado. Cada año desde el 2005 siguiendo su primera grabación, las nuevas configuraciones de cables con censores siguieron proporcionado datos. Cada año el detector siguió creciendo más y mejor y sus datos del Polo Sur son mandados a la Universidad de Wisconsin y alrededor del mundo.
Francis Halzen, el principal investigador, dijo: “Aún en esta etapa del desafío, hemos publicado resultados acerca de la búsqueda por materia negra y hemos encontrado interesantes moldes formados por la direcciones de los rayos cósmicos.Ya el Cubo de Hielo ha medido los rayos con energías en exceso de 100 TeV”.
“Con la finalización del Cubo de Hielo estamos acercándonos a un nivel de sensitividad que nos pueda permitir ver los neutrinos de orígenes más allá del sol”.
