Un detector subterráneo en China rastreará misteriosas partículas fantasma llamadas neutrinos
Un detector de 300 millones de dólares se ve en el Observatorio Subterráneo de Jiangmen, a 700 metros de profundidad en Kaiping, en la provincia sureña china de Guangdong, el viernes 11 de octubre de 2024. (AP Foto/Ng Han Guan)
KAIPING, China (AP) — Bajo una colina de granito en el sur de China, casi se ha terminado de construir un detector gigantesco que detectará las misteriosas partículas fantasma que nos rodean.
El Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen pronto comenzará la difícil tarea de detectar neutrinos: diminutas partículas cósmicas con una masa increíblemente pequeña.
El detector es uno de los tres que se están construyendo en todo el mundo para estudiar estas esquivas partículas fantasma con el mayor detalle hasta la fecha. Los otros dos, ubicados en Estados Unidos y Japón, aún están en construcción.
Investigar neutrinos no es una hazaña menor en la búsqueda para entender cómo se formó el universo. El proyecto chino, que se pondrá en marcha el próximo año, llevará la tecnología a nuevos límites, dijo Andre de Gouvea, físico teórico de la Universidad Northwestern que no está involucrado en el proyecto.
“Si logran hacerlo”, dijo, “sería increíble”.
¿Qué son los neutrinos?
Los neutrinos datan del Big Bang, y billones de ellos atraviesan nuestros cuerpos cada segundo. Son expulsados por estrellas como el Sol y fluyen cuando las partículas atómicas colisionan en un acelerador de partículas.
Los científicos conocen la existencia de los neutrinos desde hace casi un siglo, pero aún están en las primeras etapas de averiguar qué son realmente estas partículas.
“Es la partícula menos entendida de nuestro mundo”, dijo Cao Jun, quien ayuda a gestionar el detector conocido como JUNO. “Por eso necesitamos estudiarla”.
No hay forma de detectar los diminutos neutrinos que zumban por su cuenta. En cambio, los científicos miden lo que sucede cuando colisionan con otras partículas, produciendo destellos de luz o partículas cargadas.
Los neutrinos solo chocan con otras partículas muy rara vez, por lo que para aumentar sus posibilidades de capturar una colisión, los físicos tienen que pensar a lo 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 300 millones de dólares en Kaiping, China, tardó más de nueve años en construirse. Su ubicación a 700 metros (2.297 pies) de profundidad lo protege de los molestos rayos cósmicos y la radiación que podrían alterar su capacidad para detectar neutrinos.
Los trabajadores comenzaron el miércoles la etapa final de la construcción. En algún momento, llenarán el detector en forma de orbe con un líquido diseñado para emitir luz cuando los neutrinos pasen a través de él y sumergirán todo en agua purificada.
Estudiará antineutrinos, lo opuesto a los neutrinos y que permiten a los científicos entender su comportamiento, producidos por 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 partículas dentro del detector, producirán un destello de luz.
El detector está especialmente diseñado para responder una pregunta clave sobre un viejo misterio. Los neutrinos cambian entre tres estados mientras se desplazan por el espacio, y los científicos quieren clasificarlos del más ligero al más pesado.
Detectar estos sutiles cambios en las partículas ya evasivas será un desafío, dijo Kate Scholberg, física de la Universidad Duke que no participa en el proyecto.
“En realidad, es algo muy atrevido incluso intentarlo”, dijo.
Está previsto que el detector de China empiece a operar durante la segunda mitad del próximo año. Después de eso, tomará algún tiempo recopilar y analizar los datos, por lo que los científicos tendrán que seguir esperando para descubrir completamente las vidas secretas de los neutrinos.
Dos detectores de neutrinos similares, el Hyper-Kamiokande de Japón y el Experimento de Neutrino Subterráneo Profundo con sede en Estados Unidos, están en construcción. Se espera 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”, dijo Wang Yifang, científico jefe y gerente del proyecto chino.
Entender cómo se formó el universo
Aunque los neutrinos apenas interactúan con otras partículas, han estado presentes desde el amanecer de los tiempos. Estudiar estos reliquias del Big Bang puede dar pistas a los científicos sobre cómo evolucionó y se expandió el universo hace miles de millones de años.
“Forman parte del plano general”, dijo Scholberg.
Una pregunta que los investigadores esperan que los neutrinos puedan ayudar a responder es por qué el universo está compuesto de forma abrumadora de materia, con su contraparte opuesta, llamada antimateria, en gran parte extinguida.
Los científicos no saben cómo llegaron las cosas a estar tan desequilibradas, pero piensan que los neutrinos podrían haber ayudado a escribir las primeras reglas de la materia.
La prueba, dicen los científicos, puede estar en las partículas. Tendrán que atraparlas para averiguarlo.
___
La productora de video Olivia Zhang contribuyó a este reporte. Ramakrishnan informó desde Nueva York.
___
El Departamento de Salud y Ciencia de The Associated Press recibe apoyo del Grupo de Medios Educativos y Científicos del Instituto Médico Howard Hughes. AP es la única responsable de su contenido.
___
Esta historia fue traducida del inglés por un editor de AP con la ayuda de una herramienta de inteligencia artificial generativa.