Normalmente las zonas abisales son reinos imperturbables, sin embargo la semana pasada el fondo del Mediterráneo estuvo bastante agitado en dos puntos en particular: 40 km al sur de Toulón (Francia) y 100 km al sureste de Portopalo (Italia). En el primero, se cerraba una etapa que empezó a gestarse en los años 90, ANTARES [1], mientras que en el segundo se cimentaba la consecución del sueño: la construcción de un telescopio de neutrinos de 1 km³ en el Mediterráneo, KM3NeT [2].
La propuesta de instalar telescopios de neutrinos se remonta a la década de los años 60 del siglo pasado. [3] El objetivo primordial era dilucidar el origen de los rayos cósmicos, así como entender mejor la naturaleza del neutrino y, más recientemente, arrojar luz sobre el misterio de la materia oscura, entre otros. La idea era sencilla: usar grandes masas de agua o de hielo como blanco para detectar flujos de neutrinos a muy altas energías. Aún así, los desafíos tecnológicos para su construcción necesitaron de varias décadas de maduración para poder fructificar, cristalizando en el caso de los telescopios submarinos con la construcción de ANTARES en el mar Mediterráneo.
Los telescopios de neutrinos tienen la particularidad de ubicarse a grandes profundidades (a 2-3 km de la superficie) y de poseer una infraestructura característica en la que se distribuyen sensores ópticos en líneas verticales conformando un bosque de fotomultiplicadores que observa en la oscuridad grandes volúmenes de agua o de hielo. En el caso de los detectores submarinos, este diseño hace que tanto su construcción como su desmantelamiento gire en torno al reto de desplegar o retirar líneas distribuidas a lo largo de grandes áreas abisales.
La primera línea de ANTARES fue desplegada el 14 de febrero de 2006. La duodécima, que completaba el detector, en mayo de 2008. Desde enero de 2007, cuando se hubo desplegado hasta la quinta línea, ANTARES ha estado tomando datos de forma prácticamente continua, hasta su apagado definitivo el 11 de febrero de este año, comenzando entonces su desmantelamiento. Las últimas líneas se recogieron la semana pasada.
Durante todos estos años ANTARES ha producido gran cantidad de datos, cuyo análisis aún continúa, y resultados científicos. En particular, en el grupo VEGA (Valencia Experimental Group of Astroparticles) del IFIC continúan llevándose a cabo análisis que buscan fuentes puntuales de neutrinos cósmicos en coincidencia con otros mensajeros astrofísicos, así como búsquedas de materia oscura en el centro de la Vía Láctea y en el Sol. De hecho, el grupo ha estado comprometido con el proyecto desde sus inicios, contribuyendo al desarrollo de hardware, al diseño del detector y testeo de sus elementos, a su construcción, a la calibración temporal, al estudio de las propiedades ópticas del entorno del detector, etc. No en vano, coordinadores de los grupos de trabajo de astronomía (Paco Salesa), de dark matter (Rebecca Gozzini) y de calibración (Agustín Sánchez) de la colaboración ANTARES son miembros de VEGA.
La larga experiencia acumulada a lo largo de estos años ha fructificado en el experimento que alcanzará proporciones del orden del kilómetro cúbico en el Mediterráneo: KM3NeT, conformado en dos modalidades: ARCA, cerca de Sicilia, consistirá en dos bloques de 115 líneas sensibles a neutrinos en el rango del TeV-PeV y está fundamentalmente enfocado a la astronomía de neutrinos; ORCA, no muy lejos de donde estaba situado ANTARES, de 115 líneas, con un volumen menor y una densidad mayor de fotomultiplicadores para ser sensible a neutrinos en torno a las energías de unos pocos GeV, está optimizado para el estudio de las oscilaciones de los neutrinos atmosféricos.
ORCA, cuyas primeras líneas se desplegaron en 2019 y que en noviembre del año pasado contaba ya con diez, será ampliado con la instalación de cinco líneas más en una operación marítima que tendrá lugar la próxima semana. La siguiente campaña para desplegar varias líneas más está ya programada para este otoño.
La primera línea de ARCA se desplegó en diciembre de 2015. Simultáneamente a la finalización del desmantelamiento de ANTARES la semana pasada, ARCA se amplió hasta las 20 líneas en una operación marítima sin precedentes, donde 11 nuevas líneas (equivalente a más de un ANTARES completo) fueron desplegadas en apenas dos semanas junto a múltiples elementos de infraestructura submarina que permitirán seguir ampliando el detector hasta completar el primer bloque en los próximos años.
En el IFIC, el grupo VEGA no solo está integrando módulos de KM3NeT, sino que desarrolla parte de su hardware y de su calibración. Además, está participando en los primeros análisis de sus datos, tanto para la búsqueda de neutrinos cósmicos como para el estudio de oscilaciones de neutrinos.
El grupo VEGA ha tomado parte en ambas gestas, ANTARES y KM3NeT, desde el principio [4] y continúa hoy en día participando tanto en los esfuerzos de integración y de construcción como en el mantenimiento y análisis de datos en el seno de sendas colaboraciones internacionales. “En los próximos años, KM3NeT será el buque insignia de la comunidad astronómica europea de neutrinos y ofrecerá excelentes oportunidades científicas que los grupos españoles están dispuestos a aprovechar”, comenta Juan José Hernández Rey, quien fue deputy spokesperson de ANTARES y es fundador del grupo VEGA del IFIC. “ANTARES ha sido un éxito indiscutible, gracias al tesón de un grupo de científicos e ingenieros extraordinario, pero lo más interesante está por venir, como se verá muy pronto”, afirma Juande Zornoza, actual líder del grupo VEGA.
De este modo, contemporáneamente al final de ANTARES, KM3NeT está listo para llevar el testigo científico sin interrupción hasta el próximo nivel… audacter ad astra.
Referencias:
[1]: “ANTARES proposal: Towards a large scale high energy cosmic neutrino undersea detector“, ANTARES collaboration. arXiv:astro-ph/9707136
[2]: “KM3NeT 2.0 – Letter of Intent for ARCA and ORCA“, KM3NeT Collaboration. J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 43 (2016) 084001. doi:10.1088/0954-3899/43/8/084001
[3]: “On high energy neutrino physics“, M. A. Markov. Proceeding for the 10th Annual International Conference on High Energy Physics (ICHEP), Rochester (USA), August 25 – September 1, 1960.
[4]: “Science with Neutrino Telescopes in Spain“, Juan José Hernández-Rey et. al., Universe 2022, 8(2), 89. doi:10.3390/universe8020089