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Una tomografía de la Tierra hecha con neutrinos

Los neutrinos son las únicas partículas elementales conocidas capaces de atravesar la Tierra, una ‘virtud’ que ha permitido a un equipo de científicos realizar la primera tomografía de la Tierra con estas partículas, lo que ayudará a saber más sobre la densidad y el núcleo de nuestro planeta.

Imagen del IceCube. Crédito: IceCube/NSF

Imagen del IceCube. Crédito: IceCube/NSF

El trabajo, publicado hoy en Nature Physics, ha sido realizado por Andrea Donini y Sergio Palomares, investigadores del Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universidad de Valencia), junto a Jordi Salvadó, actualmente en el Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB).

Los neutrinos, también llamadas “partículas fantasma“, son una de las partículas más abundantes y esquivas del universo, y apenas interactúan con la materia.
“Para capturarlos hacen falta enormes cantidades de materia, como el IceCube de la Antártida, un experimento diseñado por un consorcio internacional que utiliza un trozo de hielo de 1 kilómetro cúbico para detectar neutrinos de origen cósmico”, explica a Efe el investigador del IFIC y coautor del estudio Andrea Donini.

En 2011, IceCube permitió determinar con precisión la cantidad de neutrinos atmosféricos que surgen del choque entre los rayos cósmicos y la atmósfera, y que son absorbidos por la Tierra.

Y como la distribución de neutrinos desde un punto de la atmósfera hacia abajo es igual en todo el planeta, “se pueden calcular los que llegan de todas las partes, es como hacer una radiografía desde todos los puntos posibles, o como una resonancia nuclear en la que el haz de luz da vueltas para hacer una reconstrucción en todas las direcciones”, detalla el físico.

A partir de estos datos, los autores del estudio han medido cuántos neutrinos se producen en la atmósfera y cuántos llegan a la Tierra, “y los que no han llegado es porque se han encontrado con materia, con masa, y con esa información hemos hecho un mapa de cómo se distribuye la masa en la toda la Tierra”, agrega.

Información sobre el núcleo terrestre


El estudio ayudará a mucho mejor cómo se distribuye la materia en el núcleo terrestre, fundamental para aumentar los conocimientos que tenemos sobre el interior de la Tierra.

“Los neutrinos lo atraviesan todo, ofreciendo valiosa información sobre el desconocido núcleo de la Tierra”, subraya el físico.

Y es que el núcleo terrestre tiene una parte interna sólida y otra externa que es líquida: “cuando la Tierra gira sobre su eje, sus componentes internos también lo hacen. De hecho, el campo magnético terrestre se genera por la fricción entre el núcleo sólido que y el líquido que, al tener densidades distintas, giran a distinta velocidad”, recuerda Donini.
“Conocer cómo está distribuida la materia en el núcleo es importante para entender el geomagnetismo, la dinámica del campo magnético terrestre y cómo funciona”.



Perfil de densidad de la Tierra medido con neutrinos atmosféricos. Créditos: Donini, Palomares, Salvadó


La idea de utilizar neutrinos para estudiar el interior del planeta surgió hace casi medio siglo pero hasta la puesta en marcha de IceCube no había ningún instrumento capaz de detectar neutrinos de alta energía en cantidad suficiente para realizar este estudio.

Además, en el primer año del experimento, sus responsables publicaron la información obtenida para que estuviera disponible para toda la comunidad internacional pero “quedan siete años de trabajo por divulgar”, una cantidad de datos que, cuando se hagan públicos, ayudarán a profundizar aún más en el conocimiento del interior del planeta, destaca el físico del IFIC.

“Cuando se utilicen todos los datos del experimento IceCube, tendremos unas precisiones comparables a las que tienen los geofísicos que usan las ondas de los terremotos para medir la distribución de la densidad terrestre”, concluye. EFE
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