Epi y Blas (Ernie & Bert) los dos neutrinos UHE observados por IceCube

Los dos neutrinos electrónicos ultraenergéticos (energía superior a 1 PeV, peta-electrón-voltio) observados por IceCube (el detector de neutrinos situado en el Polo Sur) fueron bautizados como Ernie y Bert, los nombres en inglés de Epi y Blas, en homenaje a los protagonistas de la serie infantil Barrio Sésamo por el siguiente sketch en el que Epi mostraba sus “ice cubes” (cubos de hielo) a Blas (fuente).

 

Bert (Blas) se observó el 9 de agosto de 2011 y tiene una energía de 1040±16 TeV. Ernie (Epi) se observó el 3 de enero de 2012 y tiene una energía de 1140±17 TeV. Esta energía es enorme; recuerda que las colisiones protón contro protón en el LHC en 2012 han alcanzado 8 TeV en el centro de masas de la colisión. Sólo dos neutrinos observados en 616 días de observación, cuyo origen no parece ser atmosférico (resultado de un rayo cósmico (un protón de alta energía) que haya colisionado en la atmósfera y producido dichos neutrinos como producto secundario). Como se esperaban observar 0,082 ± 0,069 neutrinos atmosféricos con este energía, si su origen fuera atmosférico se trataría de una fluctuación estadística a 2,8 sigmas.

Dibujo20130516 UHE neutrinos observed in IceCube comparison with GZK and atmospheric origin

Pero tampoco se cree que sean neutrinos cosmológicos o GZK (por Greisen, Zatseptin y Kuzmin), resultado de la interacción de protones de alta energía con fotones del fondo cósmico de microondas, pues su energía es menor de la esperada (como muestra la figura de abajo). Por ello, los neutrinos Epi y Blas son todo un misterio. Lo más probable es que su origen sea astrofísico, pero se desconoce qué fuente astrofísica puede ser la responsable de su origen. Por supuesto, no se puede descartar que se trate de una fluctuación estadística, pues se necesitan obervar un par más para poder confirmar con más de 5 sigmas que su origen no es atmosférico. El artículo técnico es IceCube Collaboration, “First observation of PeV-energy neutrinos with IceCube,” arXiv:1304.5356, 19 Apr 2013.

Dibujo20130516 28 HE neutrinos observed in IceCube

Lo más curioso es que además de estos dos neutrinos UHE se han observado otros 26 neutrinos de alta energía (HE). Se esperaba observar 10,6 ± 0,4 neutrinos en dicho intervalo de energía, con lo que la observación de 28 neutrinos implica una desviación estadística de 4,3 sigmas. ¿Cuál es la fuente de estos neutrinos con energías de hasta 252,7 TeV? Nadie lo sabe, pero parece que su origen podría ser astrofísico. ¿Está relacionado su origen con el de Erni y Bert? Parece razonable suponerlo, pero todavía es pronto para afirmarlo con seguridad.

Dibujo20130516 28 HE neutrinos in IceCube - source direction

La fuente (dirección de entrada en IceCube de los neutrinos) parece aportar poca información sobre su origen. Son pocos eventos, pero su distribución parece isótropa (valor p del 0,8), salvo por los 7 que se ven en esta figura en el hemisferio sur a la izquierda (valor p de 0,08). Todo apunta a una fuente astrofísica de estos neutrinos, pero a día de hoy no tenemos ni idea de qué puede ser. El misterio de los neutrinos de alta energía de IceCube sólo podrá se aclarado con la recopilación de más datos en los próximos años. Más información en la charla de Nathan Whitehorn, Claudio Kopper, Naoko Kurahashi Neilson (for the IceCube Collaboration), “Results from IceCube,” IPA 2013, Univ. Wisconsin – Madison, May 15, 2013 [slides].

Más información divulgativa en “IceCube obtiene evidencias de neutrinos altamente energéticos de origen cósmico,” CPAN Ingenio, 16 May 2013; nos anticipó la charla en IPA 2013 uno de los asistentes, Jorge Diaz, “Observatorio de neutrinos IceCube hará importante anuncio,” Conexión Casual, Mayo 15, 2013; aunque algunos medios apuntarán al origen cósmico, como “Primera evidencia de neutrinos de origen cósmico,” Europa Press, Mayo 16, 2013.

PS (17 mayo): También recomiendo leer a Enrique F. Borja (@Cuent_Cuanticos), “28 neutrinos,” SciLogs, Investigación y Ciencia, 17 mayo 2013.

4 pensamientos en “Epi y Blas (Ernie & Bert) los dos neutrinos UHE observados por IceCube

  1. Una aclaración: lo del p-value 0.8 y 0.08 no se refiere a los casos de todos y solo los 7 del cluster, sino a los casos de todos (trazas+más cascadas) frente al caso de sólo cascadas (showers). Os recuerdo que en esos 28 sucesos hay 21 cascadas (que se ven como “esferas de luz”, como Ernie y Bert) y 7 siete trazas (producidas por un muon y que son cosas alargadas).

    Es realmente un resultado espectacular. Han sido muchos años esperando este momento y por fin parece que se empiezan a ver los primeros neutrinos cósmicos (aunque en IceCube son cautos, ya que es mejor esperar a tener más estadística). Pero es impresionante.

    Un saludo,
    JD

  2. Alicia Rivera, inteligente periodista de la sección de ciencias de El País, le hizo una entrevista a Francis Halzen, que es el director del IceCube, el mes de octubre de 2012.

    Pregunta: ¿Cuánta gente está en la Antártida ahora [octubre de 2012], para la operación del IceCube?

    Respuesta: Solo dos personas para vigilar los ordenadores, los equipos… Los datos van del detector a la base, donde un centro de computación hace el primer análisis y los datos interesantes se envían vía satélite a la Universidad de Wisconsin [EEUU], donde se analizan. Por cierto, una de las dos personas que están allí ahora acabando el turno es un físico español, Carlos Pobes, de la Universidad de Zaragoza.

    http://sociedad.elpais.com/sociedad/2012/10/30/actualidad/1351627718_390883.html

  3. Hoy en El País Alicia Rivera entrevista a Carlos Pobes, físico de astropartículas y montañero que llegó en noviembre de 2011 a la base Amundsen-Scott situada en el Polo Sur con la misión de mantener en buen estado el detector de neutrinos IceCube. La base se mantiene a una temperatura de 20 grados centígrados y en ella conviven físicos, ingenieros, médicos y personal auxiliar. Cuenta con canchas de juegos, salones, gimnasio y comedor. Pobes ya regresó a Zaragoza, ahora se dedica a la investigación de materiales en el CSIC-Universidad de Zaragoza. Los artículos de Alicia Rivera informan de otras iniciativas sobre el asunto de los neutrinos.

    http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/06/04/actualidad/1370370695_998127.html

    http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/06/04/actualidad/1370371283_768726.html

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