42°48′N 6°10′E / 42.800°N 6.167°E / 42.800; 6.167
ANTARES ( A stronomía con un telescopio de neutrinos y proyecto de investigación medioambiental en el abismo ) es un detector de neutrinos que se encuentra a 2,5 km bajo el mar Mediterráneo frente a la costa de Toulon , Francia . Está diseñado para ser utilizado como un telescopio direccional de neutrinos para localizar y observar el flujo de neutrinos de origen cósmico en dirección al hemisferio sur de la Tierra , un complemento del detector de neutrinos del Polo Sur IceCube que detecta neutrinos de ambos hemisferios. El experimento es un experimento reconocido del CERN (RE6). [1] [2] Otros telescopios de neutrinos diseñados para su uso en el área cercana incluyen el telescopio griego NESTOR y el telescopio italiano NEMO , que se encuentran en las primeras etapas de diseño. La toma de datos de ANTARES finalizó en febrero de 2022, después de 16 años de funcionamiento continuo. [3]
El conjunto está formado por doce cadenas verticales independientes de tubos fotomultiplicadores , cada una de las cuales tiene 75 módulos ópticos y mide unos 350 metros de longitud. Están anclados en el fondo del mar a una profundidad de unos 2,5 km, separados unos 70 metros entre sí. Cuando los neutrinos entran en el hemisferio sur de la Tierra, normalmente continúan su viaje 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 Cherenkov emitida cuando el muón pasa a través del agua. Las técnicas de detección utilizadas discriminan entre la firma de "muones ascendentes", un neutrino muónico que ha tenido interacciones con la materia situada 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 y IceCube , ANTARES utiliza agua en lugar de hielo como medio Cherenkov. Como la luz en el agua se dispersa menos 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 potasio -40 en la sal marina y organismos bioluminiscentes ), lo que lleva a un umbral de energía más alto para ANTARES con respecto a IceCube y hace necesarios métodos de supresión de fondo más sofisticados.
La construcción de ANTARES se completó el 30 de mayo de 2008, dos años después de que se desplegara la primera línea. Las pruebas iniciales comenzaron en 2000. El equipo indirectamente relacionado con el detector, como un sismómetro, se desplegó en 2005. La primera línea de tubos fotomultiplicadores se trasladó a su lugar en febrero de 2006. En septiembre de 2006 se conectó con éxito la segunda línea. Las líneas 3, 4 y 5 se desplegaron a fines 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 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 colaboración con el instituto oceanográfico francés, IFREMER , utilizando actualmente el ROV Victor y, para algunas operaciones pasadas, el submarino Nautile .
El proyecto ANTARES complementa al Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida . Los principios de detección de los dos proyectos son muy similares, aunque ANTARES sólo apunta hacia el hemisferio sur. Gracias a su ubicación en el mar Mediterráneo, ANTARES es más sensible a los neutrinos con energías inferiores a 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 ). A lo largo de muchos años de funcionamiento, puede ser capaz de producir un mapa del flujo de neutrinos de origen cósmico 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).
Aparte de este aspecto de física de astropartículas, el telescopio ANTARES también puede abordar algunos problemas fundamentales en física de partículas, como la búsqueda de materia oscura en forma de aniquilación de neutralinos 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 neutralinos también confirmaría la supersimetría , pero generalmente no se considera muy probable en el nivel de sensibilidad de ANTARES. Otros posibles fenómenos "exóticos" que podrían ser medidos por ANTARES incluyen nuclearitos o monopolos magnéticos .
Las primeras detecciones de neutrinos se registraron en febrero de 2007.
Utilizando seis años de datos, una búsqueda en el centro galáctico de fuentes puntuales de neutrinos no encontró ninguna. [4] También se midieron las oscilaciones atmosféricas de neutrinos. [5]
Además del detector óptico principal de neutrinos cósmicos, el experimento ANTARES también alberga una serie de instrumentos para el estudio del entorno de las profundidades marinas , 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 cámaras 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 ANTARES. Si bien el detector ANTARES contiene un sistema de posicionamiento acústico para la alineación de las líneas de detectores flotantes, también alberga un sistema de detección acústica dedicado independiente AMADEUS, que comprenderá 6 pisos ANTARES convertidos con hidrófonos para evaluar la posibilidad de detección acústica de neutrinos en las profundidades marinas. Los primeros 3 de estos pisos acústicos se han incluido en la línea de instrumentación , los otros 3 en la línea 12.