El diagrama muestra geoneutrinos del interior de la tierra medidos por el detector Borexino, resultando en los espectros de energía final. El eje x muestra la carga (número de fotoelectrones) de la señal, que es una medida de energía depositada en el detector, y el eje y muestra el número de eventos medidos. Crédito:Colaboración Borexino
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 esquivas "partículas fantasma" rara vez interactúan con la materia, dificultando 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 1, 400 metros por debajo de la superficie de la Tierra en el macizo del 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 esta brillando incluso si no es en absoluto 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 elusivas partículas penetran cada centímetro cuadrado de la superficie de nuestro planeta.
El detector de Borexino, ubicado en el laboratorio subterráneo más grande del mundo, el Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Italia, es uno de los pocos detectores del 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 se produce dentro de la Tierra, y que producen una parte aún desconocida de la energía que impulsa toda la dinámica de nuestro planeta, "explica Livia Ludhova, uno de los dos coordinadores científicos actuales de Borexino y jefe del grupo de neutrinos en el Instituto de Física Nuclear (IKP) en Forschungszentrum Jülich.
Ver el interior del detector Borexino. Crédito:Colaboración Borexino
Los investigadores de la colaboración Borexino han extraído, con una significancia estadística mejorada, la señal de los geoneutrinos provenientes del manto de la Tierra que se encuentra debajo de la corteza terrestre mediante la explotación de 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 convección del manto:las condiciones dentro de la Tierra son, en muchos sentidos, 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 la profundidad del manto ahora puede excluirse con un nivel de confianza del 99% por primera vez. Esto permite establecer límites inferiores para las abundancias de uranio y torio en el manto de la Tierra, "dice Livia Ludhova.
Estos valores son de interés para muchos cálculos de modelos terrestres diferentes. 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 todavía se deriva en gran medida de la formación original de la Tierra. Los procesos radiactivos en la Tierra, por lo tanto, proporcionan una parte no despreciable de la energía que alimenta a los volcanes, terremotos, y el campo magnético de la Tierra.
La última publicación en Phys. Rev. D no solo presenta los nuevos resultados, pero también explica el análisis de una manera integral desde la perspectiva de la física y la geología, que será útil para los detectores de centelleo líquido de próxima generación que medirán geoneutrinos. El próximo desafío para la investigación con geoneutrinos ahora es poder medir geoneutrinos del manto de la Tierra con mayor precisión, quizás con detectores distribuidos en diferentes posiciones de nuestro planeta. Uno de esos detectores será el detector JUNO en China, donde está involucrado el grupo de neutrinos IKP. El detector será 70 veces más grande que el Borexino, lo que ayuda a lograr una mayor significación estadística en un corto período de tiempo.
