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Allá por agosto escribí una anotación sobre el detector de neutrinos IceCube que se está construyendo en el polo sur.

Pues bien, han publicado en arXiv un paper titulado Atmospheric Variations as observed by IceCube (arxiv.org/abs/1001.0776) del que se han hecho eco en el blog de arXiv. Trata sobre mediciones de la temperatura en la capa de ozono, una sorprendente demostración de que a veces lo que parece que no sirve para nada, es útil. Y que además, un experimento construido para un fin determinado puede acabar siendo clave en campos relativamente apartados de su labor de investigación. Traduzco a continuación.

El observatorio de neutrinos IceCube es una matriz de fotodetectores dispuesta desde la superfice hasta más de un kilómetro de profundidad  bajo el hielo en el Polo Sur. Cuando los neutrinos atraviesan el hielo, ocasionalmente chocan con los átomos creando partículas llamadas muones. Estos muones generan luz mientras pasan por el hielo, que es capturada por los detectores permitiendo a los científicos determinar la dirección de incidencia del neutrino.

El problema es que la mayoría de los muones que el IceCube detecta no son generados por neutrinos sino por colisiones entre los rayos cósmicos y los átomos de las capas externas de la atmósfera. De hecho, por cada muón achacable a un neutrino, IceCube observa millones achacables a rayos cósmicos.

Por supuesto, los científicos cuentan con múltiples formas de filtrar esos muones atmosféricos que siempre han sido fuente no deseada de ruido. Hoy, pese a todo, Serap Tilav y sus compañeros del IceCube Collaboration dicen que el ruido de fondo puede ser más útil de lo que pensaban.

El equipo del IceCube dicen que la tasa de muones de fondo está fuertemente relacionada con la temperatura de la capa de ozono en el polo Sur. Así que para sorpresa de todos, IceCube ha funcionado como un termómetro atmosférico gigante.
Veamos cómo funciona. Además de los fotodetectores hundidos en el hielo, el detector tiene una matriz de sensores en la superficie, mirando hacia arriba. La idea es que estos detectores puedan detectar la lluvia de partículas llamadas mesones que los rayos cósmicos producen en la atmósfera, permitiendo a los científicos filtrar los efectos de esta ducha atmosférica en los detectores hundidos en el hielo.

Pero la manera en que los mesones interaccionan con la atmósfera depende fuertemente de su densidad y por tanto de su temperatura, dice el equipo. Durante el invierno, cuando la estratosfera es fría y densa, los mesones cargados tienen mayor facilidad para interactuar con los átomos en la atmósfera para producir partículas secundarias de menor energía que son captadas por los detectores superficiales. Así que estos detectores captan más señales cuando está más frío.

Por otro lado, durante el verano cuando la atmósfera cálida se expande y se vuelve menos densa, los mesones son capaces de atravesar más distancia y tienen más tiempo para decaer en muones. Estos muones son captados por los detectores bajo el hielo. Así que estos detectores trabajan más cuando hace calor.

La diferencia por tanto entre el comportamiento de los detectores en la superficie y bajo ella demuestra darnos una medida muy precisa de la temperatura en la atmósfera a la altura a la que los rayos cósmicos interaccionan con ella (entre 14 y 26 km, que es aproximadamente la altura de la capa de ozono).

Esto puede darnos datos extremadamente útiles. La atmósfera antártica está monitorizada de cerca por los satélites del NOAA Polar Orbiting Environmental Satellites y por los globos sonda que se lanzan desde el South Pole Meteorology Office, que permiten calibrar las medidas de los satélites.

Esto está muy bien durante el verano, pero nadie lanza globos sonda durante el invierno y esto implica que el NOAA debe usar modelos por ordenador para estimar la temperatura. Y aquí es donde el IceCube se muestra extremadamente útil. Si sus medidas demuestran ser fiables.
El equipo ha comparado los datos del IceCube con los del NOAA tomados durante varios años y dicen que existe una correlación muy alta.

Por ejemplo, datos históricos muestran que el predecesor del IceCube, una máquina llamada AMANDA, fue capaz de estudiar el Calentamiento Estratosférico Repentino que ocurrió en 2002 cuando la atmósfera incrementó su temperatura en 60K en menos de una semana.

La habilidad del IceCube de obtener medidas de temperatura cada hora puede ser crucial para entender eventos futuros excepcionales como éste.

Obviamente, todavía queda mucho por recorrer para determinar exactamente cuanto revelan exactamente los datos del IceCube sobre la atmósfera y cuanto pueden fiarse los investigadoresde los modelos usados para determinar la temperatura.

Pero parece que el equipo del IceCube posee un futuro alentador en el estudio del clima.

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