Els Pirineus, laboratori de l'univers
2009/03/01 Imaz Amiano, Eneko - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa | Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
Al poble de Canfranc, en ple cor del Pirineu, es troba un antic túnel que antigament servia per a passar els trens. Sobre ell es troba la muntanya El Tobazo, un tros rocós de gairebé 900 metres d'altura, i a un costat del túnel, a 750 metres de l'entrada, hi ha dues petites galeries. II. Van ser creats en la Guerra Mundial, i en aquella època van estar plens de dinamites per a fer que els enemics fessin explotar el túnel.
No van haver de fer esclatar la dinamita i en finalitzar la guerra es van buidar les galeries. Fins a l'any 1985, van romandre en estat pur. En aquella època, el Grup de Física Nuclear i Grans Energies de la Universitat de Saragossa buscava un lloc per a realitzar unes recerques especials i es va trobar amb els galeros, on va decidir instal·lar-se.
Les galeries es van convertir en laboratoris i posteriorment han estat ampliades. Al principi tenien una instal·lació de 105 metres quadrats, i ara tenen uns 1.000 metres quadrats perquè han construït una altra al costat d'aquestes dues galeries. I és que, a mesura que es realitzen els experiments, han vist que és un lloc molt apropiat i que és utilitzat per diferents grups internacionals.
Mirant les partícules de l'univers
La física dels astropartículas és la que estudia aquest grup de la Universitat de Saragossa. Un membre del grup, José Ángel Villar, ens va explicar, en poques paraules, en què consisteix la recerca en el subsòl: exploren fenòmens que tenen molt poques possibilitats de succeir en l'univers.
Aquests fenòmens són escassos però es deuen a components molt nombrosos com a neutrins i matèria fosca. Els neutrins són partícules elementals sense càrrega elèctrica, és a dir, que almenys sabem que no estan formades per partícules més simples. Són emesos per elements radioactius en la desintegració, com a reaccions en els nuclis de les estrelles, supernoves, centrals nuclears i acceleradors de partícules. Segons alguns càlculs, la Terra rep un flux de neutrins de deu mil milions de centímetres quadrats per segon.
Els experts consideren que la matèria fosca ocupa el 24% de l'univers. Tenint en compte que tots els components de l'espai que coneixem (estrelles, planetes, galàxies, forats negres, etc.) no arriben ni al 5%, podem dir que sí, la matèria fosca és també molt abundant.
Hauríem de dir que seria per a ser correctes, o no. La majoria de les teories i hipòtesis plantejades per a explicar la dinàmica de les galàxies i de l'univers en general consideren imprescindible que hi hagi molta més matèria de la que veuen. Però mai ho han vist ni mesurat. Per això se'n diu matèria fosca.
Malgrat la seva abundància, tant neutrins com la matèria fosca, és molt difícil per als experts que la practiquen analitzar l'una i l'altra, provar les hipòtesis que volen provar i realitzar els mesuraments que volen realitzar. La raó és que ambdues tenen molt poca interacció amb la matèria que coneixem i amb els instruments que utilitzem per a realitzar els mesuraments.
Per exemple, encara no han trobat que la matèria fosca tingui càrrega elèctrica, ni magnetisme, ni interacció amb la llum o la radiació. Quant als neutrins, la interacció és molt petita, ja que elèctricament són neutres i a penes tenen massa. Així, la immensa majoria dels milions de neutrins que arriben a la Terra cada segon travessen la Terra d'un costat a un altre, sense cap interacció amb les partícules que la formen. Només ocasionalment es produeix una interacció.
Aquestes poques interaccions són, a més, extremadament febles. Tal com ens va dir Villar, "en condicions normals seria impossible detectar aquesta interacció, ja que la radiació còsmica es troba en tot l'espai per onsevulla i aquesta radiació cobreix completament aquestes interaccions". Igual que molts neutrins, la radiació còsmica està formada per partícules emeses en una sèrie de reaccions en l'espai, que són carregades i que tenen una interacció molt més intensa amb la matèria. Per això cobreixen les partícules que estudien en Canfrance.
Sota terra, protegit
Si la radiació còsmica cobreix les interaccions que poden tenir les matèries fosques i neutrinas, i l'objectiu és investigar aquestes interaccions, els científics només tenen una solució: protegir-se de la influència de la radiació còsmica. Com la radiació còsmica arriba des de l'espai, la millor manera de protegir-la és penetrar-la en el subsòl.
És una manera d'aïllar les partícules amb menor capacitat d'interacció. Com més terra travessi, més energia perdran les partícules que formen la radiació còsmica en les interaccions. Els laboratoris del túnel de Canfrance es troben a gairebé 900 metres de la superfície, per la qual cosa són molt apropiats. Segons Villar, la característica principal que persegueixen en aquests túnels és que "quant a radiació, l'entorn on es realitzen els estudis és el més net possible".
A més de la seva ubicació, la geologia de la muntanya sobre el qual s'assenteixi el túnel contribueix a la formació de la pantalla protectora. Segons ens va explicar Villar, "si el mitjà fos granític seria inútil experimentar, ja que el granit emet molta radiació. En Canfrance predomina la pedra calcària amb un grau de radiació molt baix".
Buscant la massa de neutrins
Tota aquesta protecció és necessària per a conèixer les propietats dels neutrins. Van descobrir els neutrins a la fi dels anys 50, però encara els científics saben molt poc d'ells.
"Per exemple, en un laboratori com el de Canfrance que van descobrir fa molt poc que els neutrins tenen massa", va explicar Villar. Ara volen saber quant és aquesta massa. I en Canfrance, entre altres coses.
Alguns càlculs indiquen que la massa dels electrons és 200.000 vegades menor que la dels neutrins, i la massa dels electrons és 1.800 vegades menor que la dels protons. I un protó té un cuatrillón i mitjà d'un gram, és a dir, 1,5 x 10 -24 grams.
"Volem veure la massa de neutrins tan petita com proposen", assenyalava Villar. "Per a això, hauríem d'observar un procés denominat beta desintegració doble, que es produeix cada deu cuatriliones a l'any (xifra amb vint-i-cinc zeros darrere del número u)".
Per a detectar aquest procés creen un entorn amb un grau d'aïllament encara major. "Introduïm els detectors en uns blocs d'uns palanquitos de plom per a aïllar més de la radiació del mitjà. De fet, en cas de doble desintegració beta, les interaccions que es produiran seran molt febles.
Quan la gent visita al laboratori, en bromes se'ls diu a aquests detectors que anomenen capelles. "En definitiva, és una capella, perquè cal ser una veritable fe per a buscar alguna cosa tan poc probable que ocorri! ", riu Villar.
La matèria fosca, sí?
D'altra banda, quant a la matèria fosca, s'està treballant amb una opció que pot ser certa. Villar ens va explicar en què consisteix: "És possible que la nostra galàxia estigui envoltada de matèries fosques i que hi hagi diversos halos de matèria fosca. En aquesta situació pot ocórrer que en la rotació de la Terra al voltant del Sol i en el moviment del Sol sobre la galàxia, a vegades giri a favor d'aquest halo de matèria fosca i unes altres es mogui contra ells, per la qual cosa a vegades es produeix una major interacció amb aquesta suposada matèria fosca que unes altres. Es denomina modulació per anys."
Diversos grups de tot el món busquen aquesta suposada modulació. Segons ens va dir Villar, "fa dos anys un grup de científics italians va dir haver-lo detectat. Des de llavors, un grup estatunidenc intenta obtenir els resultats obtinguts pels italians, però no ho aconsegueixen. El que ocorre és que s'està treballant amb altres tecnologies i amb detectors d'un altre tipus, per la qual cosa és possible que no es percebi aquesta modulació.
Nosaltres tenim les mateixes tecnologies i eines que els italians i ens han encarregat un experiment equivalent per a veure si podem arribar a les mateixes conseqüències que els italians".
Villar ens va explicar com reconeixerien les interaccions si aquestes es produïssin alguna vegada, clar: "intentem que les partícules, siguin neutrinas o partícules de matèria fosca, xoquin amb els nuclis dels detectors i es produeixi una certa reacció en aquest xoc. La reacció pot ser l'emissió de llum, l'alliberament de calor o qualsevol altre fenomen que pugui ser mesurat per la nostra interacció".
En definitiva, d'aquí podrien deduir que la partícula objecte d'estudi ha estat en interacció amb el detector. I, per tant, podrien confirmar l'existència d'aquesta partícula o utilitzar aquesta informació per a aclarir les propietats de la partícula. Com deia Villar, "el mecanisme és molt senzill, però això és molt difícil".
Durant els vint anys de treball no han trobat conclusions concloents. No obstant això, creuen que van per bon camí i continuaran buscant per a conèixer l'espai en major mesura.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
