¿Qué vemos exactamente en la famosa imagen de neutrino del sol?

Una respuesta a la pregunta Si pudiéramos construir un telescopio de neutrinos, ¿qué veríamos? contiene un enlace a una imagen de neutrinos del sol por el detector de neutrinos Super-Kamiokande.

imagen de neutrino del sol

Allí dice que la imagen en realidad cubre una gran parte del cielo de unos 90x90 grados. Como el diámetro del sol desde la tierra es de alrededor de medio grado, debe ser que muchos de los neutrinos no vinieron directamente hacia nosotros. Esto me parece sorprendente (a mí), ya que los neutrinos difícilmente deberían interactuar con la atmósfera. Tal vez los pocos píxeles centrales de la imagen son mucho más brillantes que los demás, pero esta imagen no muestra la diferencia entre ellos y los píxeles circundantes. ¿O está pasando algo más?

Dos respuestas a continuación son muy buenas. Pero básicamente, la razón es la misma por la que las estrellas no parecen puntuales, sino que tienen un tamaño finito: cualquier instrumento astronómico tiene una resolución finita, desde la peor (SK!!) hasta la mejor (VLBI, 10 − 4 arcsec), de modo que cualquier fuente más pequeña que la resolución angular aparece tan grande como la resolución angular. Y, por cierto, los neutrinos solares provienen del 10% interior de la masa del Sol, que tiene un radio de un pequeño porcentaje del radio solar total.

Respuestas (2)

El detector que tomó esa imagen, Super Kamiokande (super-K para abreviar), es un dispositivo Cerenkov de agua. Detecta neutrinos al obtener imágenes del cono de Cerenkov producido por los productos de reacción de los neutrinos. Mayormente dispersión elástica de electrones:

v + mi → v + mi ,
pero también reacciones cuasi-elásticas como
v + norte → yo + pags ,
donde el neutrón proviene del oxígeno y yo significa un leptón cargado correspondiente al sabor del neutrino (por razones de energía siempre un electrón de los neutrinos solares, pero también obtienen muones de los neutrinos atmosféricos y aceleradores --- Super-K es el detector lejano para T2K).

Luego reconstruyes la dirección en la que se movía el leptón (que está correlacionada pero no es idéntica a la dirección en la que se movía el neutrino). Este método de apuntamiento indirecto explica la muy pobre resolución angular de la imagen.

Los neutrinos vienen directamente hacia nosotros. De hecho, sus interacciones con cualquier cosa en el camino son mínimas en el mejor de los casos.

La razón por la que la imagen es tan grande es que la resolución angular del detector es bastante pobre (en comparación con, por ejemplo, un telescopio óptico). Esto no es inesperado cuando se trata de telescopios de neutrinos. Los detalles de cómo funciona el detector son complicados, pero, por ejemplo, Wikipedia señala que solo hay alrededor de 11,000 tubos fotomultiplicadores (esencialmente píxeles) involucrados. Y me sorprendería que las direcciones de los neutrinos pudieran localizarse tan bien.

Por cierto, los neutrinos que se producen en el Sol proceden de reacciones nucleares, por lo que solo se producen en el núcleo. Una imagen de neutrino de alta resolución angular del Sol sería bastante más pequeña que la imagen óptica.

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