“Creemos que el Universo primitivo contenía iguales cantidades de materia y antimateria. Algo sucede en los primeros instantes del universo que rompe el equilibrio y elimina prácticamente toda la antimateria original. De no ser por ese fenómeno, el Cosmos que conocemos nunca se habría formado. Ese “algo” que introduce un exceso de materia en el Universo podrían ser neutrinos de Majorana, es decir neutrinos con la propiedad de ser a la vez materia y antimateria”, explica Juan José Gómez Cadenas, director del Grupo de Física de Neutrinos del Instituto de Física Corpuscular de Valencia (IFIC). Demostrar que el neutrino es su propia antipartícula es el objetivo del experimento NEXT, que Gómez Cadenas dirige en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc.
Sobre el origen del neutrino, así como ejemplos de la física de neutrinos actual a través de dos grandes proyectos como son IceCube -el detector de neutrinos más grande del mundo instalado en el Polo Sur geográfico- y NEXT -que lidera el propio Gómez Cadenas-, versó la conferencia “Paisaje con neutrinos, paisaje sin neutrinos” que el investigador valenciano impartió en la Fundación Cañada Blanch dentro del tercer “ConecTalks”, el ciclo de charlas de divulgación científica que dirige Vicent J. Martínez, catedrático de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València.
IceCube o la búsqueda de neutrinos cósmicos
Los neutrinos son unas partículas ligeras que apenas interaccionan con la materia, capaces, literalmente, de atravesar el cosmos sin ser detectadas. Por esta misma razón, son mensajeros ideales que pueden traernos información sobre fenómenos exóticos muy lejanos, ya que a diferencia de la luz, no las absorbe el polvo interestelar, ni tampoco las desvían los campos magnéticos galácticos, como ocurre con las partículas cargadas. Para detectar estos neutrinos cósmicos, provenientes de dentro y fuera de nuestra galaxia, se construyó en el Polo Sur IceCube, un observatorio que abarca un volumen de un kilómetro cúbico de hielo antártico de gran transparencia.
El observatorio se adentra en el hielo hasta una profundidad de 2.500 metros y está formado por un conjunto de 86 cables de mil metros de longitud equipados con sensores ópticos y equipos electrónicos. IceCube busca neutrinos cósmicos de las fuentes astrofísicas más violentas como explosiones de estrellas, púlsares o agujeros negros.
La clave para comunicarse con la galaxia
Sobre la utilidad de la búsqueda de neutrinos a través de proyectos como IceCube, Gómez Cadenas señala que “nos sirven para explorar el Universo, pero también podrían usarse para comunicarnos con la galaxia”. “Llevamos más de cincuenta años buscando muestras de civilización extraterrestre, barriendo todas las ondas de radio para ver si encontramos señales de que alguien se está comunicando con alguien en la galaxia y, sin embargo, hay un silencio absoluto”, afirma el físico de partículas, para quien la respuesta podría estar precisamente en los neutrinos.
“Las civilizaciones avanzadas que probablemente existen en la galaxia -sostiene Gómez Cadenas- no se comunican usando bandas de radio sino con sistemas más sofisticados como pudiera ser una banda de neutrinos que requiere una tecnología muy adelantada”. “Sería -indica- una manera de seleccionar el club galáctico; es decir, hasta que no tienes suficiente tecnología para construir un gran detector de neutrinos no recibes la primera señal que te dé la bienvenida al club”. “Esto va más en serio de lo que parece, porque una de las posibilidades de los neutrinos es que se pueden usar como comunicación, son mensajeros ideales porque siempre viajan en línea recta y se pueden modular, además de que esa comunicación tiene la ventaja de que no puede ser interceptada por nadie”, resalta el investigador del IFIC, un centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València.
El neutrino como creador de universos
Tras su exposición sobre el gran experimento bajo el Polo Sur, Gómez Cadenas abordó la investigación que dirige en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, en donde se busca demostrar que el neutrino es su propia antipartícula, lo cual lo calificaría como un candidato obvio a “creador del universo”, puesto que sería responsable de la asimetría cósmica entre materia y antimateria.
El experimento NEXT (Neutrino Experiment with a Xenon TPC), es una cámara de proyección temporal basada en 100 kilos de gas xenón enriquecido en el isótopo Xe-136 y sometido a una presión entre 10 y 20 atmósferas. El detector se alberga en una vasija de acero-titanio y está construido con materiales que apenas contienen trazas de radioactividad natural, “algo muy difícil, ya que en este planeta, todo, incluyendo nuestros propios huesos, ricos en K-40, es radioactivo”, puntualiza el investigador valenciano.
Como buscar un grano de arena en la Malvarrosa
NEXT está instalado en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC), protegido de los rayos cósmicos por unos 1.200 metros de roca. En el interior del LSC, la cámara de detección se sitúa a su vez dentro de un sarcófago de plomo y otro de cobre, cuya función es amortiguar la radioactividad natural. “La señal que buscamos es tan débil, que separarla de la radioactividad natural es mucho más difícil que buscar una aguja en un pajar, más bien se trata de buscar un grano de arena en la playa de la Malvarrosa”, señala Gómez-Cadenas. Para conseguir esta hazaña, NEXT utiliza una tecnología muy novedosa, basada en el uso de sofisticados detectores de estado sólido, los llamados SiPMs, que otro investigador valenciano, J.M. Benlloch está aplicando a la construcción de aparatos que mejoran la imagen médica.
El proyecto llegará a su máximo desarrollo en los próximos tres años, y Gómez Cadenas cree que podría detectarse una señal de la llamada desintegración doble beta sin neutrinos -una rarísima reacción cuya observación demostraría que el neutrino es su propia antipartícula-, en los próximos cinco años, “si tenemos suerte”. En otro caso, asegura, “seguiremos mejorando el detector y persiguiendo el descubrimiento. Así es como se hace ciencia”.
