•Notícia

El Laboratori d’Aplicacions Bioacústiques (LAB) de la UPC, dirigit per l’investigador Michel André, ha organitzat la trobada científica que ha tingut lloc, del 17 al 21 de febrer, a Vilanova i la Geltrú. Durant aquestes jornades s'han reunit els dos consorcis internacionals impulsors dels projectes ANTARES i KM3NeT, per coordinar la construcció d’aquest últim, que serà el telescopi de neutrins més gran del món, per estudiar l’Univers des del fons marí. Els dos consorcis estan constituïts per 40 instituts d’investigació i universitats procedents de 10 països europeus, en els quals participen, a escala nacional, el LAB de la UPC –vinculat a l’Escola Politècnica Superior d’Enginyeria de Vilanova i la Geltrú (EPSEVG)–; l’Institut de Física Corpuscular (IFIC) –centre mixt CSIC-Universitat de València–, que coordina la participació científica espanyola, i el Departament de Física Aplicada de la Universitat Politècnica de València (UPV). En la fase inicial del disseny del telescopi KM3NeT també hi ha col·laborat el Grup de Geociències Marines de la Universitat de Barcelona (UB).

El futur KM3NeT (sigles procedents de Km3 Neutrino Telescope) tindrà un volum cinquanta vegades superior al del seu predecessor ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss Environmental Research), que durant els darrers 7 anys ha recollit dades astronòmiques des de 2.500 metres de profunditat del Mediterrani (prop de la costa provençal). La trobada científica ha servit tant per analitzar els resultats obtinguts per aquest telescopi, com per establir els passos a seguir per a la construcció i la ubicació del KM3NeT, que amb les seves línies de detecció monitoritzarà un volum superior als 5 kilòmetres cúbics.

KM3NeT, seguint el model de l’ANTARES, estarà format per una xarxa tridimensional de fotodetectors fixats en cables que, des del fons del mar, s’elevaran centenars de metres en direcció a la superfície, formant un gran cilindre que pot arribar a ocupar diversos quilòmetres cúbics. L’objectiu final és que el telescopi sigui una infraestructura anclada al fons del mar, formada per unes 700 línies de cables rígids però flexibles, d’uns 700 metres de longitud, que s’estendrien en direcció vertical cap al fons del mar separades entre elles per 90 metres de distància. Cada línia està equipada amb sistemes electrònics i fotodetectors. En total, es podrien arribar a instal·lar fins dotze mil mòduls òptics (detectors de llum molt sensibles).

El telescopi podria localitzar-se en fons marins situats prop de Toulon, a la costa provençal (França); al cap Passero, a Sicília (Itàlia), o prop de Pilos (Grècia). Els científics reunits han apostat, de moment, per la possibilitat de que, en una fase inicial, el KM3NeT , sigui una infraestructura que funcioni de forma distribuïda entre els tres països, que farien servir la mateixa tecnologia. I és que la construcció del telescopi es pot fer d'una manera esglaonada i en diverses fases. De esta manera es podrian instal·lar les primeres línies de cable, disposades sobre una superfície equivalent a uns 2 kilòmetres, tant a una zona propera a la costa francesa com a la italiana, per després, en una fase posterior, instal·lar-ne més prop la costa grega.

A escala nacional, el projecte compta amb el suport de la Generalitat Valenciana i del Ministeri d’Economia i Competitivitat, mentre que en l’àmbit internacional, té el suport de la Comissió Europea, a través del sisè i setè programa marc d’investigació, entre d’altres organismes.

Aquest tipus de telescopis permet capturar neutrins, partícules elementals amb una massa molt petita i elèctricament neutres. Aquestes partícules poden aportar informació valuosa dels fenòmens astrofísics on es produeixen, com les explosions d’estrelles o supernoves, els forats negres, els centres actius de les galàxies i altres fenòmens extrems de l’Univers.

L’objectiu d’aquests instruments és, doncs, localitzar neutrins i desxifrar les seves característiques. Per fer-ho cal detectar l’anomenada llum blava Cerenkov, que és el rastre que deixen les partícules carregades generades per neutrins a l’interaccionar a l’aigua. Aquest fet es pot veure millor des del fons del mar, on no hi ha contaminació lumínica i existeix una baixa radioactivitat natural. Per detectar-ho es disposen tubs fotomultiplicadora que capten els petits senyals de llum i els transformen en un senyal elèctric. Aquests tubs i els seus fotodetectors serien els veritables “ulls” de l’ANTARES i el KM3NeT, que miren cap al fons del mar per estudiar els fenòmens astronòmics.

La ubicació d’aquests telescopis al fons del mar Mediterrani garanteix un entorn més adequat per a la detecció de neutrins. Malgrat tot, les dues infraestructures, dissenyades per recollir dades d’interès en els camps de la física de partícules, l’astrofísica i l’astronomia, esdevenen també observatoris cablejats a disposició de múltiples disciplines científiques vinculades a les ciències del mar i de la Terra, com la bioacústica, la biologia marina, l’oceanografia i la sismologia.

Com a soci de l’ANTARES i del KM3NeT, el grup de l’IFIC ha construït el sistema de calibratge òptic del detector ANTARES. Aquest sistema esta format per “fars submarins” immersos en el fons del mar i compostos per LEDs i làsers que emeten polsos de llum molt curts (d’algunes milmilionèsimes de segon). Aquests polsos imiten les espurnes que deixen les partícules elementals en passar per l’aigua i serveixen per ajustar els detectors de llum dels quals es compon el telescopi submarí. L’IFIC està construint aquests mateixos fars per al KM3NeT, però més eficients i de menor cost que els de l’ANTARES. A més, treballa en l’electrònica de control in situ del detector, és a dir, als sistemes que reben les ordres des de la costa per regular els paràmetres de funcionament del telescopi.

Per part seva, el Departament de Física Aplicada de la UPV ha treballat en els sistemes de posicionament acústic de l’ANTARES i del KM3NeT. Aquest sistema consta d’emissors i receptors de so (hidròfons), instal·lats en el fons marí i en el detector, i serveixen per saber exactament la posició dels components òptics del telescopi. Com que està format per cables i estructures lineals que es mouen amb la corrent marina, és necessari saber la seva posició per reconstruir després les traces de les partícules elementals que el travessen. Aquesta tasca es realitza enviant i rebent senyals acústics a través de l’aigua.

Així mateix, la UPV treballa en el desenvolupament de sistemes de detecció acústica de neutrins en el fons del mar. La interacció dels neutrins d’energia molt alta amb l’aigua dóna lloc a un alliberament d’energia que es pot detectar pel so que produeix. Entre altres contribucions, la UPV ha proposat i construït un sistema que és capaç d’emetre un senyal de so molt semblant al que deixarien els neutrins més energètics i, així, provar in situ els sistemes de detecció (hidròfons) proposats.

A més, els dos grups treballen en la cerca de neutrins a ANTARES i KM3NeT. Aquests grups no només estan interessats en les fonts astrofísiques, sinó també en els neutrins que es produirien en l’aniquilació de la matèria fosca que, hipotèticament, es concentra al Sol i al centre de la nostra galàxia. Per a això analitzen les dades subministrades per ANTARES i estudien el comportament que tindrà al futur KM3NeT davant d’aquest tipus de senyals.

Pel que fa al LAB de la UPC, participarà en el projecte amb l’estudi de l’impacte de la contaminació acústica en el medi marí. Aquest és un àmbit en el qual el laboratori té una llarga experiència, ja que participa en diversos projectes internacionals com ara LIDO, una xarxa d’observatoris acústics per escoltar l'oceà profund arreu del món, o en altres iniciatives, algunes d’elles emmarcades en la xarxa europea d’observació del fons marí (European Sea Floor Observatory NeTwork of Excellence, ESONET).

D'altra banda, el LAB contribueix, tant en l'ANTARES com en el KM3NeT,amb tecnologia pròpia que serveix per identificar els sons coneguts que es produeixen en el fons marí i discriminar-los del sons que són d'origen desconegut. D'entre aquests darrers, el LAB ha d'ajudar a detectar quines són les fonts acústiques produïdes pels neutrins quan arriben al fons del mar.

El LAB disposa de tècniques per mesurar i caracteritzar el so continuat i d’un sistema de monitoratge acústic passiu (Passive Acpustic Monitoring, PAM) per a plataformes d’aigües profundes, que és l’única al món disponible a través d’Internet.