Arranca la construcción de un gran experimento para entender los neutrinos

Una ceremonia celebrada el viernes en Dakota del Sur en EE UU marca el inicio de la excavación de la instalación que albergará LBNF/DUNE, el mayor experimento sobre neutrinos de EE UU. Cuatro instituciones científicas españolas participan en el proyecto para estudiar a fondo esta elusiva partícula elemental.

Imagen de uno de los prototipos de ProtoDUNE instalados en el CERN. / CERN/ Fermilab

Con una ceremonia celebrada el viernes en el Laboratorio Subterráneo de Sanford (SURF) en Lead, Dakota del Sur (EE UU), un grupo de dirigentes políticos, científicos e ingenieros de todo el mundo marcó el inicio de la construcción de un gran experimento internacional que podría cambiar nuestro conocimiento del universo.

Se trata de la instalación Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF), que albergará el experimento internacional DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment), que será construido y operado por mil científicos e ingenieros de 30 países, entre ellos España. El Centro de Investigaciones Energéticas Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Física Teórica (IFT, UAM-CSIC), el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) participan en su construcción.

Cuando esté finalizado, LBNF/DUNE será el mayor experimento construido en Estados Unidos para estudiar las propiedades de las misteriosas partículas llamadas neutrinos. Desvelar los misterios de estas partículas podrían ayudarnos a explicar mejor cómo funciona el universo y por qué existe la materia.

Instituciones de decenas de países contribuirán a la construcción de los componentes de DUNE. Este experimento atraerá a estudiantes y jóvenes investigadores de todo el mundo, formando a la próxima generación de científicos que liderará este campo de investigación.

El laboratorio Fermilab, situado a las afueras de Chicago, producirá un haz de neutrinos y lo enviará a 1.300 kilómetros a través de la Tierra hasta SURF, donde se construirán cuatro grandes detectores de una altura de 4 pisos y 70.000 toneladas de argón líquido bajo la superficie para atrapar estos neutrinos.

Los científicos estudiarán las interacciones de los neutrinos en los detectores para entender mejor los cambios que sufren estas partículas cuando viajan de un punto a otro en un abrir y cerrar de ojos. Desde su descubrimiento hace más de 60 años, los neutrinos han demostrado ser la partícula subatómica más sorprendente, y el que oscilen entre tres estados diferentes es una de sus mayores sorpresas. Este hallazgo comenzó con un experimento de neutrinos solares dirigido por Ray Davis en los años 60, y llevado a cabo en la misma mina subterránea que ahora albergará a LBNF/DUNE. Davis obtuvo el Premio Nobel de Física en 2002 por este experimento.

Comportamiento entre los neutrinos y sus réplicas de antimateria

Los científicos de DUNE también buscarán diferencias en el comportamiento entre los neutrinos y sus réplicas de antimateria, los antineutrinos, lo que nos podría dar pistas sobre por qué vivimos en un universo dominado por la materia. DUNE también observará los neutrinos producidos en las explosiones estelares, lo que revelaría la formación de estrellas de neutrones y agujeros negros.

También investigará si los protones viven para siempre o se desintegran eventualmente en otras partículas, acercándonos a la realización del sueño de Einstein: la Teoría de la Gran Unificación.

Pero antes se tiene que construir la instalación, algo que ocurrirá en la próxima década. Los operarios comenzarán la construcción excavando más de 870.000 toneladas de rocas para crear las enormes cavernas subterráneas del detector DUNE. Mientras, se construyen grandes prototipos de DUNE en el laboratorio europeo de física de partículas (CERN), uno de los mayores socios del proyecto, y la tecnología desarrollada para estas versiones más pequeñas se probará y ampliará cuando se fabriquen los grandes detectores de DUNE.

Esta instalación está financiada por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos, en colaboración con el CERN y otros socios de 30 países. Los científicos que participan en DUNE proceden de instituciones científicas de Armenia, Brasil, Bulgaria, Canadá, Chile, China, Colombia, Corea del Sur, Estados Unidos, España, Finlandia, Francia, Grecia, Holanda, India, Irán, Italia, Japón, Madagascar, México, Perú, Polonia, República Checa, Rumanía, Rusia, Suecia, Suiza, Turquía, Ucrania y Reino Unido.

Fuente: Fermilab/CPAN