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Ciencia

El observatorio en el Cañón del Colca que podrá detectar el “universo invisible”

Una colaboración internacional, que incluye a la Universidad de Harvard, la PUCP y la UNSA; ha encontrado en este rincón de los Andes el lugar ideal para detectar una de las señales más buscadas por la física.

El Cañón del Colca es un lugar ideal para detectar los neutrinos que llegan del universo profundo. Foto: composición LR / T2K Collaboration / Zen Travellers
El Cañón del Colca es un lugar ideal para detectar los neutrinos que llegan del universo profundo. Foto: composición LR / T2K Collaboration / Zen Travellers
Renzo Gonzales

Los distintos tipos de telescopios nos permiten observar todo aquello que refleja o emite luz, como las estrellas, las galaxias o las nebulosas. Sin embargo, en nuestro universo hay mucho más, pero es imposible de ver. Para desvelar este misterio, un equipo internacional de científicos propone construir un inédito observatorio en el Cañón del Colca (Arequipa, Perú). Su objetivo: captar unas partículas invisibles que llegan desde lo más profundo del cosmos.

Se trata de los neutrinos, partículas elementales que tienen una masa muy pequeña y carecen de carga eléctrica, por lo que viajan casi a la velocidad de la luz y pueden atravesar la materia.

El físico peruano Dr. Carlos Argüelles, profesor en la Universidad de Harvard y uno de los iniciadores de este proyecto llamado TAMBO, explica a La República que los neutrinos, junto con los agujeros negros y la materia oscura, “son los tres componentes del universo invisible” porque solo sabemos que existen por los efectos que causan en su entorno.

Rastro dejado por los neutrinos al contacto con la materia. Foto: T2K Collaboration

De la teoría a la realidad

Hasta ahora, la mayoría de neutrinos que se han detectado provienen del Sol y de fenómenos violentos, como las supernovas o los centros de galaxias que expulsan chorros de radiación. Asimismo, se presume que hay otra fuente que también produce estas partículas, pero a energías mucho más altas.

TAMBO fue diseñado para captar esos neutrinos de energía ultraalta (UHE, por sus siglas en inglés). Estos son los más buscados por la comunidad científica, ya que pueden interactuar con la radiación que queda del Big Bang, explosión que dio origen al universo hace aproximadamente 13.800 millones de años.

Por tanto, estos mensajeros cósmicos nos pueden brindar información de las primeras épocas del universo, hasta ahora inaccesibles para la ciencia.

Los neutrinos pueden provenir desde las regiones más profundas del universo. Imagen: NASA

“Sabemos por la teoría que estos neutrinos deberían estar ahí, pero todavía no los hemos detectado”, dice el Dr. Alfonso García Soto, investigador posdoctoral de Harvard y miembro del equipo.

Una trampa para cazar ‘fantasmas’

Los mayores experimentos de detección de neutrinos, como IceCube, ubicado en la Antártida, usan sensores bajo el hielo a la espera de la llegada de los neutrinos.

No obstante, la búsqueda de neutrinos UHE es más desafiante, ya que estos pueden ser absorbidos por la superficie terrestre o pasar desapercibidos entre otras partículas. Por ende, se requiere una especie de trampa para ‘cazarlos’.

Eso fue precisamente lo que ideó el grupo detrás de TAMBO, conformado por científicos de Harvard, el Instituto Tecnológico de California (Caltech), la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), la Universidad Nacional San Agustín (UNSA) y otras instituciones; quienes notaron que el relieve de este rincón de los Andes era ideal para su proyecto.

Diseño de TAMBO (Tau Air shower Mountain-Based Observatory). Foto: Infografía de Carlos Argüelles

El plan es el siguiente:

Los neutrinos, que llegan rozando la tierra, atraviesan una de las paredes del cañón. Estos cuatro kilómetros de roca sirven como un filtro que retiene los muones, partículas que llegan con los rayos cósmicos y son mucho más pesadas que el neutrino —y, por tanto, más fácil de ser absorbidas por esa muralla—.

¿Y los neutrinos no son absorbidos también? Pues hay un tipo de ellos, llamado tau neutrino, que es algo rebelde.

“Aunque los absorba la tierra, producen una partícula que vuelve a generar un tau neutrino. Es lo que llamamos ‘regeneración’”, explica García Soto.

Al atravesar la roca, el tau neutrino puede interactuar con los átomos, donde se produce un fenómeno llamado ‘corriente cargada’, que lo convierte en una partícula masiva con carga eléctrica, la cual sale de la muralla y termina desintegrándose para producir nuevamente esta y otras partículas diminutas.

Esta cascada de partículas llega a la ladera de enfrente, donde estarán colocadas decenas de tanques de agua sensibles a luz Cherenkov, una radiación producida por el encuentro del neutrino con los átomos del líquido.

La radiación de Cherenkov (luz azul tenue) se produce cuando las partículas viajan más rápido que la velocidad de la luz en el medio acuático. Foto: US Department of Energy/SPL

En la sala de control, los científicos medirán la energía del neutrino y otras propiedades para confirmar su origen.

El nuevo gran descubrimiento

El hallazgo de neutrinos de energía ultraalta, vinculados con la radiación residual del Big Bang, sería uno de los momentos más esperados por los físicos.

García compara este eventual hito con el descubrimiento del bosón de Higgs, apodado ‘la partícula de Dios’.

La existencia de esta partícula, que explica cómo la materia obtiene su masa, había sido predicha en 1964, pero tuvo que ser construido el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) para detectarla por primera vez en 2012.

“Eso demostró que la teoría que estaba detrás funcionaba”, acota García.

El tipo de neutrinos que busca su equipo también está respaldado por la teoría. Solo falta el instrumento para ‘verlos’.

Un detector como TAMBO sería el primero en medirlos, lo cual sería un descubrimiento muy importante”, augura García.

Por ahora, el proyecto aguarda financiamiento, el cual no debería ser un problema, ya que se estima un costo bajo con respecto a los resultados que promete.