A veces en astronomía el acrónimo de un proyecto encaja particularmente bien. Ese sería absolutamente el caso de Giant Radio Array para detección de neutrinos, que los investigadores esperan escalar hasta un tamaño de 200, 000 km ² en un esfuerzo por medir neutrinos tau de energía ultra alta. ¿Es ambicioso? Sí, pero eso no impide que la humanidad explore cuando quiere.

El proyecto es una creación de GRAND Collaboration, alojado por CNRS, Centro de Investigaciones Científicas de Francia. La colaboración ya ha tenido algunos talleres, y desarrolló una hoja de ruta para alcanzar su escala verdaderamente ambiciosa. Para comprender la hoja de ruta, aunque, En primer lugar, es útil comprender lo que busca el proyecto.

GRAND buscará lo que se conoce como neutrinos de energía ultra alta. Estos neutrinos juegan un papel importante en el modelo estándar de física de partículas, pero hasta ahora han eludido la detección en los niveles de energía en los que se predice principalmente. Pueden provenir de dos fuentes. El primero es directamente de los rayos cósmicos de energía ultra alta (UHE), mientras que el segundo es cuando los rayos cósmicos UHE interactúan con el fondo de microondas cósmico que impregna el universo.

El tipo específico de neutrino que GRAND está buscando se llama neutrino tau. Estos no son un resultado directo de los eventos de formación de neutrinos descritos anteriormente, pero son una forma posterior de los neutrinos de muones y electrones que crean estos eventos. Como tal, algunas de esas partículas "oscilarían" en neutrinos tau.

La razón por la que los neutrinos tau son de interés es que tienen una alta probabilidad de ser detectados. Esencialmente, los científicos del proyecto confiarían en la probabilidad relativamente alta de que los neutrinos UHE interactúen con la materia ordinaria. De los tres tipos de neutrinos que crean los rayos cósmicos UHE, el electrón simplemente se atasca en cualquier materia ordinaria con la que interactúa, mientras que el muón continúa viajando a través de la materia ordinaria. El "punto óptimo" de detección es el neutrino tau, que interactúa con la materia regular y se descompone a unos 50 km del sitio de interacción.

El GRAND telescopio puede detectar esa descomposición, y estará especialmente bien situado para hacerlo. El término para la desintegración de tal neutrino tau se llama "lluvia de aire, "en el que el neutrino tau es detectable. Pero primero, tiene que interactuar con alguna forma de materia normal, y ¿qué mejor masa de materia normal tenemos que la propia Tierra?

La idea de usar la Tierra para crear una lluvia de aire de neutrinos tau no es nueva, pero la instalación de numerosas matrices en terreno montañoso para detectar consistentemente esa desintegración es la base de lo que GRAND Collaboration está tratando de hacer con su telescopio. Están tratando de atrapar la desintegración de los neutrinos tau que se han desprendido de unos pocos kilómetros de la corteza terrestre y se descomponen en la atmósfera en lugar de en las profundidades del subsuelo.

Para realizar esta detección, la matriz utilizará 200, 000 piezas de equipo especialmente diseñado para la matriz completa.

Eso no significa que el proyecto tenga la intención de cubrir 200, 000 km ² área (tres veces el tamaño de la República Checa, donde recientemente realizaron una reunión virtual) en detección de equipos. Simplemente necesitarían una única estación de detección por km. ² .

Cada estación de detección consta de una antena especialmente diseñada, un amplificador, y algún hardware de adquisición de datos asociado. El equipo del proyecto ha desarrollado un prototipo inicial, pero señalan que tienen un largo camino por recorrer en términos de costo y resistencia antes de que su prototipo esté listo para implementarse por completo a 200, 000 sitios.

Aquí es donde entra en juego la hoja de ruta de la colaboración. El equipo ya ha recibido alrededor de 160.000 € y ha completado un conjunto de 35 prototipos conectados. En 2020, se embarcaron en un programa prototipo llamado GRANDProto300 con 1,6 € de financiación para cubrir un recorrido de 300 km ² área en el kit de prototipo. Durante los próximos cinco a 10 años, esperan reducir el costo de una antena completa y un sistema de adquisición de datos a alrededor de $ 500. Ese precio financiaría todo el proyecto, con 20 hotspots cada uno con una antena para cada uno de los 10, 000 km ² , por un precio total de 200 millones de euros.

El proyecto GRAND es ciertamente ambicioso, pero podría responder algunas preguntas interesantes sobre el modelo estándar. El equipo incluso señala que si no detectan ninguno de estos neutrinos tau en descomposición, eso en sí mismo es un hallazgo revolucionario para el modelo estándar, y provocaría un replanteamiento de cómo funcionan estos neutrinos.

Aún más interesante, si está interesado en ampliar los límites de la física de partículas experimental, el equipo busca nuevos colaboradores, y agradecería la ayuda adicional mientras alcanzan su audaz meta. Si nada mas, Cualquier nuevo colaborador puede estar seguro de que trabajará con un equipo que sabe cómo marcar proyectos de astronomía.