TAMBO es un observatorio de neutrinos de nueva generación, diseñado para detectar neutrinos tau de energías ultra altas procedentes del espacio profundo.
El diseño de TAMBO se aparta del de los observatorios de primera generación IceCube, KM3NeT y Baikal-GVD. Aquellos son retículas tridimensionales de detectores de luz enterrados en un enorme volumen de hielo o agua, y ven los neutrinos buscando la luz Cherenkov azul que producen los productos cargados de las interacciones. Los grandes volúmenes y la cobertura de todo el cielo hacen que esos diseños sean sensibles a muchos tipos de neutrinos de energía media y alta.
A las energías más altas, sin embargo, los neutrinos se vuelven mucho más raros y menos propensos a atravesar la Tierra en línea recta. Además, los leptones tau producidos por los neutrinos tau viajan distancias mayores a esas energías, y se vuelven difíciles de identificar en un detector al estilo de IceCube. Como el tau es el sabor más interesante para la física fundamental nueva, esa pérdida de capacidad de discriminación es una lástima.
Para alcanzar esta frontera de energías ultra altas, TAMBO usa otra estrategia: aprovecha la topografía natural de un valle profundo de montaña para convertir un cañón entero en un detector.
Un neutrino tau de alta energía procedente del espacio profundo atraviesa la corteza terrestre en dirección a TAMBO. Con suerte, interactúa con la roca de la pared del cañón y produce un leptón tau de vida corta. El tau vive lo justo para salir disparado de la roca, pero se desintegra en el aire y produce una cascada de partículas que puede extenderse hasta diez kilómetros. Esa cascada atmosférica extensa es lo que TAMBO detecta: un arreglo de unos 5000 detectores de partículas separados 150 metros sobre la pared opuesta del cañón. Comparando los tiempos y la magnitud de las señales entre unidades, TAMBO reconstruye la energía y la dirección del neutrino.
Recorre una detección paso a pasoEl cañón es más que un telón de fondo: es parte del detector. La roca circundante aporta varios kilómetros de blindaje natural frente al fondo de muones atmosféricos. Y un detector en cañón puede observar neutrinos tau que llegan desde dos direcciones: descendentes, que interactúan en las montañas de arriba, y rasantes ascendentes, que interactúan en la propia pared del cañón. Un detector en una llanura solo es sensible a una de las dos.
Los tres sabores de neutrino interactúan con la roca con aproximadamente la misma probabilidad, pero lo que ocurre después es muy distinto. Los electrones que producen los neutrinos electrónicos son absorbidos por la roca del cañón. Los muones que producen los neutrinos muónicos conservan muy bien su energía y atraviesan el valle sin crear ninguna cascada. Solo el leptón tau se desintegra lo bastante rápido para crear una cascada atmosférica extensa dentro del valle, que es justo lo que TAMBO detecta.
En su configuración nominal, TAMBO consta de 5000 unidades de detección de centelleador plástico, de alrededor de un metro cuadrado cada una, separadas 150 metros en una retícula triangular a lo largo de una pared del valle. A partir del número de partículas que incide en cada unidad y de sus tiempos de llegada, TAMBO infiere la energía y la dirección del neutrino con resolución angular menor a un grado.
TAMBITO — «tambo pequeño» — es el prototipo y la primera etapa de TAMBO, actualmente en diseño y construcción. Validará la tecnología del detector y servirá de peldaño hacia el arreglo completo de 5000 unidades, previsto para 2028.
