KAIPING, China- Bajo una colina de granito en el sur de China, está a punto de finalizar la construcción de un detector gigante que detectará partículas de los misteriosos fantasmas que nos rodean.
El Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen pronto comenzará la difícil tarea de detectar neutrinos: diminutas partículas cósmicas con masas extremadamente pequeñas.
El detector es uno de los tres dispositivos construidos en todo el mundo para estudiar estas partículas fantasma con el mayor detalle hasta la fecha. Los otros dos, ubicados en Estados Unidos y Japón, aún están en construcción.
Investigar los neutrinos en la búsqueda de comprender cómo surgió el universo no es una tarea fácil. Andre de Gouvea, físico teórico de la Universidad Northwestern que no participa en el proyecto, dijo que el proyecto chino, que comenzará el próximo año, llevará la tecnología a nuevos límites.
“Si pueden hacerlo”, dijo, “sería fantástico”.
¿Qué es un neutrino?
Los neutrinos se remontan al Big Bang y miles de millones de ellos pasan por nuestro cuerpo cada segundo. Son expulsados por estrellas como el Sol y fluyen cuando las partículas atómicas chocan en aceleradores de partículas.
Los científicos conocen la existencia de neutrinos desde hace casi un siglo, pero aún se encuentran en las primeras etapas para comprender qué son realmente estas partículas.
“Esta es la partícula más pequeña de nuestro mundo”, dijo Cao Jun, quien ayuda a operar el detector conocido como JUNO. “Por eso tenemos que estudiarlo”.
No hay manera de detectar pequeños neutrinos que giran por sí solos. En cambio, los científicos miden lo que sucede cuando chocan con otras partículas, lo que hace que emitan luz o partículas cargadas.
Los neutrinos rara vez chocan con otras partículas, por lo que los físicos tienen que pensar en grande para aumentar sus posibilidades de colisión.
“La solución para medir estos neutrinos es construir detectores muy grandes”, dijo De Gouvea.
Excelente detector para medir partículas pequeñas.
La construcción del detector de 300 millones de dólares en Kaiping, China, llevó más de nueve años. Su ubicación a una profundidad de 700 metros (2297 pies) lo protege de los dañinos rayos cósmicos y la radiación que interfieren con su capacidad para detectar neutrinos.
Los trabajadores comenzaron la fase final de construcción el miércoles. En algunos casos, llenan el detector en forma de orbe con un líquido que emite luz cuando los neutrinos lo atraviesan, sumergiéndolo todo en agua purificada.
Estudia los antineutrinos, que son lo opuesto a los neutrinos, lo que permite a los científicos comprender su comportamiento cuando chocan dentro de dos plantas de energía nuclear separadas por más de 50 kilómetros (31 millas). Cuando los antineutrinos entran en contacto con las partículas dentro del detector, crean un destello de luz.
El detector está especialmente diseñado para responder a la pregunta principal sobre el antiguo misterio. Los neutrinos cambian entre tres estados a medida que viajan por el espacio, y a los científicos les gusta clasificarlos del más ligero al más pesado.
Detectar estos cambios sutiles en las ya esquivas partículas sería difícil, dijo Kate Scholberg, física de la Universidad de Duke que no participa en el proyecto.
“En realidad, es algo muy valiente intentarlo”, dijo.
Está previsto que el detector chino comience a funcionar en la segunda mitad del próximo año. Después de eso, llevará algún tiempo recopilar y analizar los datos, por lo que los científicos tendrán que esperar para descubrir completamente la vida secreta de los neutrinos.
Se están construyendo dos detectores de neutrinos similares, el Hyper-Kamiokande de Japón y el Experimento de Neutrinos Subterráneo Profundo, con sede en Estados Unidos. Se espera que se lancen alrededor de 2027 y 2031 y verificarán los resultados del detector chino utilizando diferentes enfoques.
“Al final, comprendemos mejor la naturaleza de la física”, afirmó Wang Yifang, científico jefe y director del proyecto chino.
Entender cómo surgió el universo.
Aunque los neutrinos apenas interactúan con otras partículas, existen desde el principio de los tiempos. El estudio de estas reliquias del Big Bang puede proporcionar a los científicos información sobre cómo evolucionó y se expandió el universo hace miles de millones de años.
“Son parte del plan maestro”, afirmó Sholberg.
Una pregunta que los investigadores esperan que los neutrinos puedan ayudar a responder es por qué el universo está formado de materia y su contraparte opuesta, llamada antimateria, prácticamente ha desaparecido.
Los científicos no saben cómo las cosas se desequilibraron tanto, pero creen que los neutrinos podrían ayudar a escribir las primeras leyes de la materia.
Según los científicos, la prueba puede estar en las partículas. Tienen que atraparlos para descubrirlo.
