ANTARES (telescopio) - ANTARES (telescope)
Coordenadas : 42 ° 48′N 6 ° 10′E / 42.800 ° N 6.167 ° E
ANTARES es el nombre de un detector de neutrinos que reside a 2,5 km bajo el mar Mediterráneo frente a la costa de Toulon , Francia . Está diseñado para ser utilizado como un telescopio de neutrinos direccional para localizar y observar el flujo de neutrinos de origen cósmico en la dirección del hemisferio sur de la Tierra , un complemento del detector de neutrinos del Polo Sur IceCube que detecta neutrinos de ambos hemisferios. El nombre proviene de A stronomy with a N eutrino T elescope y A byss Environmental RES earch project; el acrónimo es también el nombre de la estrella destacada Antares . El experimento es un experimento CERN reconocido (RE6). Otros telescopios de neutrinos diseñados para su uso en el área cercana incluyen el telescopio griego NESTOR y el telescopio italiano NEMO , ambos en etapas iniciales de diseño.
Diseño
La matriz contiene un conjunto de doce cadenas verticales independientes de tubos fotomultiplicadores . Cada uno tiene 75 módulos ópticos y mide unos 350 metros de largo. Están anclados en el fondo del mar a una profundidad de unos 2,5 km, separados unos 70 metros entre sí. Cuando los neutrinos ingresan al hemisferio sur de la tierra, generalmente continúan viajando directamente a través de él. En raras ocasiones, algunos neutrinos muónicos interactúan con el agua del mar Mediterráneo. Cuando esto sucede, producen un muón de alta energía . ANTARES funciona mediante sus tubos fotomultiplicadores que detectan la radiación de Cherenkov emitida cuando el muón atraviesa el agua. Las técnicas de detección utilizadas discriminan entre la firma de "muones ascendentes", un neutrino muónico que ha tenido interacciones con la materia debajo del detector (la Tierra ), y un flujo mucho mayor de "muones atmosféricos descendentes".
A diferencia de los telescopios de neutrinos del Polo Sur AMANDA e IceCube , ANTARES utiliza agua en lugar de hielo como medio de Cherenkov. Como la luz en el agua está menos dispersa que en el hielo, esto da como resultado un mejor poder de resolución . Por otro lado, el agua contiene más fuentes de luz de fondo que el hielo ( isótopos radiactivos de potasio -40 en la sal marina y organismos bioluminiscentes ), lo que conduce a umbrales de energía más altos para ANTARES con respecto a IceCube y hace necesarios métodos de supresión de fondo más sofisticados. .
Historia de la construcción
La construcción de ANTARES se completó el 30 de mayo de 2008, dos años después del despliegue de la primera sarta. Las pruebas iniciales comenzaron en 2000. En 2005 se desplegaron equipos indirectamente relacionados con el detector, como un sismómetro . La primera serie de tubos fotomultiplicadores se trasladó a su lugar en febrero de 2006. En septiembre de 2006, la segunda línea se conectó con éxito. Las líneas 3, 4 y 5 se desplegaron a finales de 2006 y se conectaron en enero de 2007. Este fue un paso importante que convirtió a Antares en el mayor telescopio de neutrinos del hemisferio norte (superando al telescopio de neutrinos de Baikal ). Las líneas 6, 7, 8, 9 y 10 se desplegaron entre marzo y principios de noviembre de 2007 y se conectaron en diciembre de 2007 y enero de 2008. Desde mayo de 2008, el detector ha estado funcionando en su configuración completa de 12 líneas.
El despliegue y la conexión del detector se realizan en cooperación con el instituto oceanográfico francés , IFREMER , que actualmente utiliza el ROV Victor, y para algunas operaciones pasadas el submarino Nautile .
Metas experimentales
El proyecto ANTARES complementa el Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida . Los principios de detección de los dos proyectos son muy similares, aunque ANTARES solo apunta hacia el hemisferio sur. Gracias a su ubicación en el mar Mediterráneo, ANTARES es más sensible a los neutrinos con energías por debajo de los 100 TeV en el cielo austral, una región que incluye muchas fuentes galácticas. ANTARES detectará neutrinos de origen de alta energía, particularmente en el rango de 10 10 a 10 14 electronvoltios (10 GeV - 100 TeV ). Durante muchos años de funcionamiento, es posible que pueda producir un mapa del flujo de neutrinos de orígenes cósmicos en el hemisferio sur. De particular interés sería la detección de fuentes puntuales astrofísicas de neutrinos, posiblemente en correlación con observaciones en otras bandas (como las fuentes de rayos gamma observadas por el telescopio HESS en Namibia , que tiene un campo de visión común con ANTARES).
Además de este aspecto de la física de astropartículas, el telescopio ANTARES también puede abordar algunos problemas fundamentales en la física de partículas, como la búsqueda de materia oscura en forma de aniquilación neutralina en el sol (los neutrinos solares normales están fuera del rango de energía de ANTARES). o el centro galáctico . Debido a los muy diferentes métodos empleados, su sensibilidad esperada es complementaria a las búsquedas directas de materia oscura realizadas por varios experimentos como DAMA , CDMS y en el LHC . La detección de señales de neutralino también confirmaría la supersimetría , pero generalmente no se considera muy probable en el nivel de sensibilidad de ANTARES. Otros posibles fenómenos "exóticos" que posiblemente podrían ser medidos por ANTARES incluyen nuclearitas o monopolos magnéticos .
Resultados
Las primeras detecciones de neutrinos se informaron en febrero de 2007.
Utilizando 6 años de datos, una búsqueda en el centro galáctico de fuentes puntuales de neutrinos no encontró ninguna. También se midieron las oscilaciones de neutrinos atmosféricos.
Instrumentación adicional
Además del detector óptico principal de neutrinos cósmicos, el experimento ANTARES también alberga una serie de instrumentos para el estudio del medio marino profundo , como sondas de salinidad y oxígeno , perfiladores de corrientes marinas e instrumentación para la medición de la transmisión de la luz y la velocidad del sonido. . Además, se ha instalado un sistema de cámara para el seguimiento automático de organismos bioluminiscentes . Los resultados de estos instrumentos, aunque también son importantes para la calibración del detector, se compartirán con los institutos de ciencias oceánicas que participan en la colaboración de ANTARES. Si bien el detector ANTARES contiene un sistema de posicionamiento acústico para la alineación de las líneas detectoras de flotación libre, también alberga un sistema de detección acústica dedicado separado AMADEUS , que comprenderá 6 pisos ANTARES convertidos con hidrófonos para evaluar la posibilidad de detección acústica de neutrinos en el mar profundo. Los 3 primeros de estos pisos acústicos se han incluido en la línea de instrumentación , los otros 3 en la línea 12.