Kaiping, China.— Debajo de una colina de granito en el sur de China, está a punto de completarse un detector masivo que detectará las misteriosas partículas fantasma que acechan a nuestro alrededor.
El Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen pronto comenzará la difícil tarea de detectar neutrinos : diminutas partículas cósmicas con una masa asombrosamente pequeña.
El detector es uno de los tres que se están construyendo en todo el mundo para estudiar estas elusivas partículas fantasma con el mayor detalle hasta el momento. Los otros dos, con sede en Estados Unidos y Japón, aún están en construcción.
Espiar neutrinos no es poca cosa en la búsqueda de comprender cómo surgió el universo. El esfuerzo chino, que estará en línea el próximo año, llevará la tecnología a nuevos límites, dijo Andre de Gouvea, físico teórico de la Universidad Northwestern que no participa en el proyecto.
“Si pueden lograrlo”, dijo, “sería increíble”.
¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos se remontan al Big Bang y billones pasan por nuestros cuerpos cada segundo. Salen de estrellas como el sol y salen cuando pedazos atómicos chocan en un acelerador de partículas.
Los científicos conocen la existencia de neutrinos desde hace casi un siglo, pero todavía están en las primeras etapas para descubrir qué son realmente las partículas.
“Es la partícula menos comprendida en nuestro mundo”, afirmó Cao Jun, que ayuda a gestionar el detector conocido como JUNO. “Por eso necesitamos estudiarlo”.
No hay forma de detectar los diminutos neutrinos que zumban por sí solos. En cambio, los científicos miden lo que sucede cuando chocan con otros fragmentos de materia, produciendo destellos de luz o partículas cargadas.
Los neutrinos chocan con otras partículas muy raramente, por lo que para aumentar sus posibilidades de sufrir una colisión, los físicos tienen que pensar en grande.
“La solución para medir estos neutrinos es construir detectores muy, muy grandes”, dijo de Gouvea.
Un gran detector para medir partículas diminutas
El detector de Kaiping, China, valorado en 300 millones de dólares, tardó más de nueve años en construirse. Su ubicación a 700 metros (2297 pies) bajo tierra lo protege de los molestos rayos cósmicos y la radiación que podrían alterar sus capacidades de olfateo de neutrinos.
El miércoles, los trabajadores comenzaron el paso final de la construcción. Con el tiempo, llenarán el detector en forma de orbe con un líquido diseñado para emitir luz cuando los neutrinos lo atraviesen y lo sumergirán todo en agua purificada.
Estudiará antineutrinos, lo opuesto a los neutrinos que permiten a los científicos comprender su comportamiento, producidos a partir de colisiones dentro de dos plantas de energía nuclear ubicadas a más de 50 kilómetros (31 millas) de distancia. Cuando los antineutrinos entran en contacto con las partículas dentro del detector, producirán un destello de luz.
El detector está especialmente diseñado para responder una pregunta clave sobre un misterio de larga data. Los neutrinos cambian entre tres sabores a medida que viajan por el espacio, y los científicos quieren clasificarlos del más ligero al más pesado.
Detectar estos cambios sutiles en las partículas ya evasivas será un desafío, dijo Kate Scholberg, física de la Universidad de Duke que no participa en el proyecto.
“En realidad, es muy atrevido incluso ir tras ello”, dijo.
El detector de China comenzará a funcionar durante la segunda mitad del próximo año. Después de eso, llevará algún tiempo recopilar y analizar los datos, por lo que los científicos tendrán que seguir esperando para descubrir por completo la vida secreta de los neutrinos.
Se están construyendo dos detectores de neutrinos similares: el Hyper-Kamiokande de Japón y el Experimento de neutrinos subterráneos profundos de Estados Unidos. Está previsto que entren en funcionamiento alrededor de 2027 y 2031 y verificarán los resultados del detector de China utilizando diferentes enfoques.
“Al final, tenemos una mejor comprensión de la naturaleza de la física”, afirmó Wang Yifang, científico jefe y director del proyecto del esfuerzo chino.
Comprender cómo se formó el universo
Aunque los neutrinos apenas interactúan con otras partículas, han existido desde el principio de los tiempos. El estudio de estas reliquias del Big Bang puede dar pistas a los científicos sobre cómo evolucionó y se expandió el universo hace miles de millones de años.
“Son parte del panorama general”, dijo Scholberg.
Una pregunta que los investigadores esperan que los neutrinos puedan ayudar a responder es por qué el universo está compuesto abrumadoramente de materia y su contraparte opuesta, llamada antimateria, está en gran medida extinguida.
Los científicos no saben cómo las cosas se desequilibraron tanto, pero creen que los neutrinos podrían haber ayudado a escribir las primeras leyes de la materia.
La prueba, dicen los científicos, puede estar en las partículas. Tendrán que ponerse al día para descubrirlo.
