Los bosques podrían ayudar a detectar 'partículas fantasma' desde el espacio

Los neutrinos son muy difíciles de detectar. Estas partículas subatómicas casi no tienen masa, lo que las hace especialmente difíciles de encontrar y estudiar. Si tan solo los detectores de neutrinos pudieran crecer en los árboles, pensó Steven Prohira. O… ¿podrían hacerlo? De hecho, propone ahora, los bosques podrían utilizarse algún día para detectar neutrinos de energía ultraalta.

Sugiere que los árboles podrían actuar como antenas naturales. Pohira es física de la Universidad de Kansas en Lawrence. Estudia partículas subatómicas del espacio, incluidos los neutrinos que caen sobre la Tierra.

Los árboles pueden captar ondas de radio producidas por ciertos tipos de interacciones de neutrinos. Propuso esta idea en un artículo presentado el 25 de enero en arXiv.org. (Los artículos de este sitio aún no han sido examinados por otros científicos).

«Es una idea muy interesante», dice Amy Connolly. Es física de la Universidad Estatal de Ohio en Columbus. Ella no participó en el nuevo trabajo. «Esto podría ser… una solución natural que puede haber estado ahí delante de nuestras narices», dice.

Los neutrinos suelen exigir detectores grandes y sensibles. Esto es especialmente cierto en el caso de los detectores diseñados para capturar los neutrinos más raros y de mayor energía del espacio. Construir detectores tan enormes desde cero es un gran obstáculo.

Pero los físicos son conocidos por construir detectores ingeniosos en entornos naturales. Tomemos como ejemplo el Observatorio de Neutrinos IceCube. Busca neutrinos utilizando un kilómetro cúbico (0,24 millas cúbicas) de hielo antártico. Luego está el Telescopio de Neutrinos de Kilómetros Cúbicos, o KM3NeT. Actualmente en construcción, buscará neutrinos que interactúen en el mar Mediterráneo.

Estos detectores son enormes. Sus grandes volúmenes permiten capturar neutrinos raros y de alta energía.

Los árboles como antenas

Tau es un tipo especial de neutrino que los científicos esperan detectar. Como otros neutrinos, puede viajar a través de la atmósfera y el suelo. Ocasionalmente, uno puede interactuar con la materia dentro de la Tierra. Cuando lo hace, puede producir una partícula llamada leptón tau.

Ese leptón tau puede escapar del suelo y entrar en la atmósfera terrestre. Allí, su desintegración puede producir una lluvia de partículas cargadas que producen ondas de radio. Los científicos han propuesto formas de detectar esas ondas de radio.

Uno es el enorme GRAN experimento. Este detector utilizaría un total de 200.000 antenas (repartidas en 20 conjuntos en todo el mundo). Construir un detector de este tipo sería una tarea enorme.

«Me di cuenta de que sería genial si las antenas ya estuvieran allí», dice Prohira. Pensó en los bosques. Sus árboles pueden captar ondas de radio. Los científicos simplemente necesitarían conectar los árboles para detectar cuándo encontraron las señales de radio. Una técnica: clavar un alambre en cada árbol o envolverlo en una bobina alrededor de su tronco. Conectar esos cables a la electrónica podría leer las ondas de radio.

Aún no está claro si esto funcionará, señala Prohira. Aún quedan muchas preguntas por responder. Los detectores de neutrinos de este tipo utilizan ondas de radio de muy alta frecuencia. Por lo tanto, los científicos necesitarían estudiar qué tan bien los árboles captan ondas en este rango. Además, las antenas de radio tradicionales se pueden construir según especificaciones precisas. Los árboles, por supuesto, no pueden serlo.

Por eso es más difícil saber cómo responderán los árboles a diferentes tipos de señales de radio. Por ejemplo, las ondas de radio pueden polarizarse. Eso se refiere a cómo se orientan sus movimientos. No está claro cómo responderían los árboles a esa polarización.

Las hojas de los árboles también podrían afectar la forma en que captan las señales de radio. De ser cierto, esto podría afectar la detección de ondas de radio a finales de año por parte de los árboles que mudan sus hojas en otoño. Entonces eso hay que estudiarlo.

La idea del árbol como antena es inspiradora, afirma Eric Oberla. Pero no está claro si reemplazar “las antenas fabricadas por árboles resolverá más problemas de los que podría crear”, añade. Este tipo de detector plantearía muchos desafíos de diseño, afirma. Oberla es física de la Universidad de Chicago en Illinois.

Otra pregunta crucial: ¿Cómo podría afectar el hecho de ser un detector al bosque mismo? «Un detector de este tipo debe construirse en armonía y respeto por la naturaleza», escribe Prohira en el artículo. «De lo contrario, no vale la pena intentar esta idea».