¿Se pueden encontrar exoplanetas usando detectores de neutrinos?

Leí que KamLAND puede detectar geoneutrinos producidos por la descomposición del torio y el uranio en la corteza terrestre.

¿Podría un detector más grande detectar neutrinos de otros planetas del sistema solar o quizás incluso exoplanetas?

¿No sería inundado por los neutrinos provenientes de la estrella que orbitaba el planeta?

Respuestas (3)

La respuesta es presumiblemente no.

Supongamos que el exoplaneta más cercano posible está en el sistema Proxima Centauri, y presenta una luminosidad antineutrino de electrones idéntica a la de la Tierra. El flujo del exoplaneta en el detector KamLAND sería entonces más débil que el flujo de la Tierra por un factor de aproximadamente

( radio de la tierra 4 años luz ) 2 ≈ 2 × 10 − 20
gracias a la ley del cuadrado inverso. Por lo tanto, es probable que la intensidad de la señal intrínseca sea esencialmente cero.

Más concretamente: la medición de 2013 de la colaboración KamLAND del flujo de geoneutrinos de la Tierra fue de aproximadamente ∼ 3.4 × 10 6 cm − 2 s − 1 , que no es mucho considerando la baja probabilidad de que un neutrino dado interactúe con el detector. De hecho, el grupo informó sólo 116 − 27 + 28 eventos en su período de monitoreo, ¡y parte de eso fue durante un tiempo en que los reactores nucleares cercanos estaban apagados y, por lo tanto, no producían ruido de neutrinos!

Cualquier señal de un exoplaneta sería diminuta y se perdería fácilmente en el fondo de todas las demás posibles fuentes de neutrinos.

FWIW, según en.wikipedia.org/wiki/Neutrino_detector "las únicas fuentes extraterrestres confirmadas hasta el 2018 son el Sol y la supernova 1987A en la cercana Gran Nube de Magallanes".
Comprobación rápida: cuál es más grande, 2 ^ 30 o 10 ^ 20, porque he oído hablar de medidas de escala 2 ^ -30.
@Josué 2^30 =~ 10^9
@Joshua: regla general: 2 ^ 10 es aproximadamente 10 ^ 3, por lo que 2 ^ 30 es aproximadamente (10 ^ 3) ^ 3 = 10 ^ 9. Puede hacer esto con la mayoría de las grandes potencias de dos.
@Joshua También es probable que esa escala sea con respecto a la fuente más fuerte, es decir, los neutrinos solares, de los cuales hay incluso algunos órdenes de magnitud más que los geoneutrinos. Y con respecto a eso, incluso si tuviéramos instrumentos lo suficientemente sensibles, también necesitarían una resolución angular extremadamente precisa, de lo contrario, los neutrinos del exoplaneta probablemente serían ahogados por los neutrinos enviados por su estrella anfitriona.
Según cds.cern.ch/record/677618/files/p115.pdf "los neutrinos producidos en reactores nucleares con energía ∼ 1 MeV tienen una sección transversal de orden σ ∼ 10 − 44 C metro 2 , esto corresponde a una probabilidad ∼ 10 − 18 para interactuar en un detector sólido con el espesor de un metro"

Otras respuestas son buenas para explicar que somos malos para detectar neutrinos, o que los neutrinos son malos para ser detectados. Sin embargo, también hay que señalar las diferencias entre los neutrinos y las ondas electromagnéticas que hacen que estas últimas sean mucho más útiles que las primeras para observar objetos distantes.

Hay dos diferencias principales:

  • Los neutrinos casi no interactúan con la materia, mientras que las ondas electromagnéticas interactúan con la materia de formas bastante simples, desde el punto de vista de la ingeniería, por lo que podemos aprovechar eso para detectar señales electromagnéticas muy débiles. Los obstáculos no detienen a los neutrinos, pero los detectores tampoco. Entonces, solo podemos detectar cantidades muy grandes de neutrinos, como la del Sol, con detectores muy grandes. Además, dado que los neutrinos casi no interactúan con nada, no interactúan con los exoplanetas e incluso si pudiéramos detectarlos mejor, llevarían muy poca información sobre cualquier exoplaneta.
  • Las ondas electromagnéticas se pueden bloquear y enfocar. Eso nos permite distinguir fuentes muy débiles de las más poderosas. Por la noche podemos ver estrellas lejanas incluso a simple vista, porque la luz del Sol está bloqueada y porque podemos resolver pequeños puntos. Los neutrinos no están bloqueados por nada y casi no podemos diferenciarlos por dirección. Por lo tanto, incluso si fuéramos mejores para detectarlos, la señal muy pequeña de las estrellas quedaría enmascarada por la más fuerte del sol. De hecho, hacer astronomía con un detector de neutrinos sería como hacer astronomía con un fotómetro omnidireccional a la luz del día.
La detección de neutrinos no siempre es omnidireccional. Algunos de los métodos de detección enumerados en en.wikipedia.org/wiki/Neutrino_detector tienen cierta sensibilidad de dirección, especialmente para neutrinos de muy alta energía (GeV).
He añadido "casi". Es cierto que algunos tipos de detectores dan información sobre la dirección, pero aún están lejos de resolver fuentes pequeñas en comparación con la luz visible. Dado que la pregunta es sobre la detección de exoplanetas, dejo la respuesta tal como está, por simplicidad y porque las resoluciones necesarias son muchos órdenes de magnitud más pequeñas de lo que se puede lograr.
Comprendido. Solo quería mencionar que la detección de dirección no es totalmente inútil, pero requiere que los neutrinos (o antineutrinos) tengan suficiente energía e impulso. Pero ciertamente, construir un telescopio de neutrinos que realmente pueda producir imágenes útiles de neutrinos parece muy poco probable, ya que es muy difícil refractarlos o reflejarlos.

Después de un gran avance científico y tecnológico (algunas décadas o más),... tal vez. Los neutrinos son muy buenos para penetrar la materia oscurecedora que la luz no puede. Si podemos verlos, pueden revelar muchos objetos ocultos. Los neutrinos también son bastante buenos para evadir la detección, por ahora.

Al igual que las observaciones astronómicas se expandieron gradualmente de la luz visible a la luz visible débil (telescopios), infrarrojo cercano y ultravioleta (fotografía química), ondas de radio (radiotelescopios), infrarrojo, ultravioleta lejano, rayos X, rayos gamma (telescopios espaciales). ), ondas de gravedad (LIGO y amigos), etc, ... algún día también podemos tener imágenes de neutrinos de alta resolución que pueden resolver planetas o revelar su presencia por otros medios.

@ HDE226868 hizo un buen cálculo sobre los detectores modernos. Parece que no hay la menor esperanza, en este momento. Somos bastante malos para detectar neutrinos y solo podemos deducir su dirección aproximada si tienen una energía lo suficientemente alta (ver Ice Cube).

No es que seamos malos para detectarlos, es que no existe una ley física obvia que le permita construir un mejor detector. La única razón por la que podemos detectarlos es porque el sol emite montones de ellos continuamente.
Todavía se reduce a que somos malos para detectarlos. El modelo estándar hace un buen trabajo, pero es "solo una teoría" :). Puede ser ampliado, ampliado, reelaborado, etc... en el futuro.
Solo porque el modelo estándar es una descripción incompleta de cómo funciona el universo, no puedes inventar una física de fantasía que contradiga todo lo que sabemos sobre cómo interactúan los neutrinos con la materia.
¿Se pueden encontrar exoplanetas usando detectores de neutrinos?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v