Ver la madera en lugar de los árboles: ¿podrían los bosques utilizarse como detectores de neutrinos? – Mundo de la Física

Los árboles podrían arrojar luz sobre algunos de los eventos más catastróficos del universo, según un físico de partículas de la Universidad de Kansas en Estados Unidos. Steven Prohira cree que estos objetos leñosos podrían funcionar como antenas de radio para detectar neutrinos, y que los bosques forman grandes conjuntos de detectores. Prohira sostiene que dichos detectores podrían ser más baratos y más fáciles de implementar que los conjuntos de antenas artificiales (ArXiv: 2401.14454).

Los neutrinos son difíciles de observar directamente porque interactúan de manera muy fugaz con la materia. Algunos detectores utilizan miles de tubos fotomultiplicadores para detectar la radiación de Cherenkov producida en las raras ocasiones en que un neutrino choca con hielo o agua líquida. Otros, como el propuesto Matriz de radio gigante para detección de neutrinos (GRAND), utiliza antenas de radio para detectar partículas secundarias creadas a partir de colisiones entre neutrinos de alta energía y partículas de la atmósfera.

Como los neutrinos son tan esquivos, los detectores deben cubrir un área enorme. GRAND, por ejemplo, necesitaría 20 conjuntos de antenas de radio gigantes en todo el mundo, cada uno de los cuales cubriría 10,000 kilómetros cuadrados. “La gran pregunta con los detectores de neutrinos de alta energía es cómo instrumentar un volumen lo suficientemente grande como para detectar realmente un flujo mensurable de neutrinos”. dice Prohira, a quien se le ocurrió la idea de utilizar árboles como antenas de radio cuando pensaba en cómo construir un instrumento a gran escala utilizando la infraestructura que ya existe.

Madera, lo crees

La idea de los árboles como antenas de radio no es nueva y se remonta a principios del siglo XX. Pero sólo ganó fuerza en las décadas de 1900 y 1960, durante la Guerra de Vietnam, cuando el ejército estadounidense envolvió grandes bobinas de inducción magnética alrededor de los árboles para mejorar la audibilidad de las señales de radio en la jungla. Su trabajo demostró que los árboles instrumentados producían señales más fuertes y claras que las antenas fabricadas. "Los estudios preliminares que puedo encontrar en la literatura parecían bastante prometedores", señala Prohira.

Aunque los árboles funcionan en una amplia gama de frecuencias de radio, Prohira cree que se necesitará mucho más trabajo para explorar cómo funcionan en frecuencias de interés para los detectores de neutrinos tau, que son más altas que las que se utilizan normalmente para las comunicaciones por radio. Los investigadores también necesitarán investigar las propiedades de las ondas de radio detectadas por los árboles y ver qué tan fácil es reconstruir las señales de neutrinos a partir de ellas. Otras preguntas se centran en la uniformidad de las señales entre diferentes árboles y el desempeño de varios tipos y especies de árboles.

Los físicos proponen una enorme instalación europea de neutrinos

La belleza de los árboles, sin embargo, es que ya están en su lugar. Prohira sostiene que el espaciado natural, a menudo uniforme, de los árboles en los bosques debería hacer factible la creación de un conjunto de antenas de árboles con un diseño muy similar al propuesto por el experimento GRAND. Si tal conjunto es posible, podría usarse para estudiar eventos como estallidos de rayos gamma o estrellas que colapsan.

"Definitivamente vale la pena explorarlo, porque si resulta relativamente fácil instrumentar los árboles y funcionan bastante bien como antenas, eso podría abrir el potencial para poder instrumentar un conjunto a gran escala en un conjunto eficiente", Prohira dice. Advierte, sin embargo, que tal vez existan “desafíos logísticos particulares para un detector forestal que lo hagan inviable”.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/seeing-the-wood-for-the-trees-could-forests-be-used-as-neutrino-detectors/