Nuevos métodos multiplican la detección y análisis de geoneutrinos

Los científicos involucrados en la colaboración Borexino han presentado nuevos resultados para la medición de neutrinos que se originan en el interior de la Tierra.

Las escurridizas “partículas fantasmas” rara vez interactúan con la materia, lo que dificulta su detección. Con esta actualización, los investigadores ahora han podido acceder a 53 eventos, casi el doble que en el análisis anterior de los datos del detector Borexino, que se encuentra a 1.400 metros debajo de la superficie de la Tierra en el macizo Gran Sasso cerca de Roma.

Los resultados proporcionan una visión exclusiva de los procesos y condiciones en el interior de la Tierra que siguen siendo desconcertantes hasta el día de hoy.

La Tierra está brillando, incluso si no es visible a simple vista. La razón de esto son los geoneutrinos, que se producen en procesos de desintegración radiactiva en el interior de la Tierra. Cada segundo, aproximadamente un millón de estas escurridizas partículas penetran cada centímetro cuadrado de la superficie de nuestro planeta.

El detector Borexino, ubicado en el laboratorio subterráneo más grande del mundo, el Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Italia, es uno de los pocos detectores en el mundo capaz de observar estas partículas fantasmales. Los investigadores lo han estado utilizando para recopilar datos sobre neutrinos desde 2007, es decir, durante más de diez años. Para 2019, pudieron registrar el doble de eventos que en el momento del último análisis en 2015, y reducir la incertidumbre de las mediciones del 27 al 18 por ciento, lo que también se debe a los nuevos métodos de análisis.

“Los geoneutrinos son los únicos rastros directos de la desintegración radiactiva que ocurren dentro de la Tierra y que producen una parte aún desconocida de la energía que impulsa toda la dinámica de nuestro planeta”, explica en un comunicado Livia Ludhova, una de las dos coordinadoras científicas actuales de Borexino y jefe del grupo de neutrinos en el Instituto de Física Nuclear (IKP) en Forschungszentrum Jülich.

Los investigadores de la colaboración Borexino han extraído, con una significación estadística mejorada, la señal de geoneutrinos provenientes del manto de la Tierra, que se encuentra debajo de la corteza terrestre, explotando la conocida contribución del manto y la corteza superiores de la Tierra, la llamada litosfera.

El intenso campo magnético, la incesante actividad volcánica, el movimiento de las placas tectónicas y la convección del manto: las condiciones dentro de la Tierra son, en muchos aspectos, únicas en todo el sistema solar. Los científicos han estado discutiendo la cuestión de dónde proviene el calor interno de la Tierra durante más de 200 años.

“La hipótesis de que ya no hay radiactividad en profundidad en el manto ahora puede excluirse al 99% de nivel de confianza por primera vez. Esto hace posible establecer límites más bajos para las abundancias de uranio y torio en el manto de la Tierra”, dice Livia Ludhova.

Estos valores son de interés para muchos cálculos diferentes del modelo de la Tierra. Por ejemplo, es muy probable (85%) que los procesos de desintegración radiactiva dentro de la Tierra generen más de la mitad del calor interno de la Tierra, mientras que la otra mitad aún se deriva en gran medida de la formación original de la Tierra. Los procesos radiactivos en la Tierra, por lo tanto, proporcionan una porción no despreciable de la energía que alimenta volcanes, terremotos y el campo magnético de la Tierra.

La última publicación en Physical Review D no solo presenta los nuevos resultados, sino que también explica el análisis de manera integral desde las perspectivas física y geológica, lo que será útil para los detectores de centelleo líquido de próxima generación que medirán los geoneutrinos.

El próximo desafío para la investigación con geoneutrinos es ahora poder medir los geoneutrinos del manto de la Tierra con mayor precisión, tal vez con detectores distribuidos en diferentes posiciones en nuestro planeta. Uno de estos detectores será el detector JUNO en China, donde participa el grupo de neutrinos IKP. El detector será 70 veces más grande que Borexino, lo que ayuda a lograr una mayor significación estadística en un corto período de tiempo.

Fuente: europapress.es

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