Os Pireneos, laboratorio do universo
2009/03/01 Imaz Amiano, Eneko - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa | Lakar Iraizoz, Oihane - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria
No pobo de Canfranc, en pleno corazón do Pirineo, atópase un antigo túnel que antigamente servía paira pasar os trens. Sobre el atópase o monte O Tobazo, un pedazo rochoso de case 900 metros de altura, e ao carón do túnel, a 750 metros da entrada, hai dúas pequenas galerías. II. Foron creados na Guerra Mundial, e naquela época estiveron cheos de dinamitas paira facer que os inimigos estourasen o túnel.
Non tiveron que facer estalar a dinamita e ao finalizar a guerra baleiráronse as galerías. Até o ano 1985, permaneceron en estado puro. Naquela época, o Grupo de Física Nuclear e Grandes Enerxías da Universidade de Zaragoza buscaba un lugar paira realizar unhas investigacións especiais e atopouse cos galeros, onde decidiu instalarse.
As galerías convertéronse en laboratorios e posteriormente foron ampliadas. Nun principio tiñan una instalación de 105 metros cadrados, e agora teñen uns 1.000 metros cadrados porque construíron outra xunto a estas dúas galerías. E é que, a medida que se realizan os experimentos, han visto que é un lugar moi apropiado e que é utilizado por diferentes grupos internacionais.
Mirando as partículas do universo
A física dos astropartículas é a que estuda este grupo da Universidade de Zaragoza. Un membro do grupo, José Anxo Villar, explicounos, en poucas palabras, en que consiste a investigación no subsolo: exploran fenómenos que teñen moi poucas posibilidades de suceder no universo.
Estes fenómenos son escasos pero débense a compoñentes moi numerosos como neutrinos e materia escura. Os neutrinos son partículas elementais sen carga eléctrica, é dicir, que polo menos sabemos que non están formadas por partículas máis simples. Son emitidos por elementos radioactivos na desintegración, como reaccións nos núcleos das estrelas, supernovas, centrais nucleares e aceleradores de partículas. Segundo algúns cálculos, a Terra recibe un fluxo de neutrinos de dez mil millóns de centímetros cadrados por segundo.
Os expertos consideran que a materia escura ocupa o 24% do universo. Tendo en conta que todos os compoñentes do espazo que coñecemos (estrelas, planetas, galaxias, buracos negros, etc.) non chegan nin ao 5%, podemos dicir que si, a materia escura é tamén moi abundante.
Teriamos que dicir que sería paira ser correctos, ou non. A maioría das teorías e hipóteses expostas paira explicar a dinámica das galaxias e do universo en xeral consideran imprescindible que haxa moita máis materia da que ven. Pero nunca o viron nin medido. Por iso chámaselle materia escura.
A pesar da súa abundancia, tanto neutrinos como a materia escura, é moi difícil paira os expertos que a practican analizar una e outra, probar as hipóteses que queren probar e realizar as medicións que queren realizar. A razón é que ambas teñen moi pouca interacción coa materia que coñecemos e cos instrumentos que utilizamos paira realizar as medicións.
Por exemplo, aínda non atoparon que a materia escura teña carga eléctrica, nin magnetismo, nin interacción coa luz ou a radiación. En canto aos neutrinos, a interacción é moi pequena, xa que eléctricamente son neutros e apenas teñen masa. Así, a inmensa maioría dos millóns de neutrinos que chegan á Terra cada segundo atravesan a Terra dun lado a outro, sen ningunha interacción coas partículas que a forman. Só ocasionalmente prodúcese una interacción.
Estas poucas interaccións son, ademais, extremadamente débiles. Tal e como nos dixo Villar, "en condicións normais sería imposible detectar esta interacción, xa que a radiación cósmica atópase en todo o espazo por todas as partes e esa radiación cobre completamente estas interaccións". Do mesmo xeito que moitos neutrinos, a radiación cósmica está formada por partículas emitidas nunha serie de reaccións no espazo, que son cargadas e que teñen una interacción moito máis intensa coa materia. Por iso cobren as partículas que estudan en Canfrance.
Baixo terra, protexido
Se a radiación cósmica cobre as interaccións que poden ter as materias escuras e neutrinas, e o obxectivo é investigar estas interaccións, os científicos só teñen una solución: protexerse da influencia da radiación cósmica. Como a radiación cósmica chega desde o espazo, a mellor forma de protexela é penetrala no subsolo.
É una forma de illar as partículas con menor capacidade de interacción. Canto máis terra atravese, máis enerxía perderán as partículas que forman a radiación cósmica nas interaccións. Os laboratorios do túnel de Canfrance atópanse a case 900 metros da superficie, polo que son moi apropiados. Segundo Villar, a característica principal que perseguen nestes túneles é que "en canto a radiación, a contorna onde se realizan os estudos é o máis limpo posible".
Ademais da súa localización, a xeoloxía do monte sobre o que se asenta o túnel contribúe á formación da pantalla protectora. Segundo explicounos Villar, "se o medio fose granítico sería inútil experimentar, xa que o granito emite moita radiación. En Canfrance predomina a pedra calcaria cun grao de radiación moi baixo".
Buscando a masa de neutrinos
Toda esta protección é necesaria paira coñecer as propiedades dos neutrinos. Descubriron os neutrinos a finais dos anos 50, pero aínda os científicos saben moi pouco deles.
"Por exemplo, nun laboratorio como o de Canfrance que descubriron fai moi pouco que os neutrinos teñen masa", explicou Villar. Agora queren saber canto é esa masa. E en Canfrance, entre outras cousas.
Algúns cálculos indican que a masa dos electróns é 200.000 veces menor que a dos neutrinos, e a masa dos electróns é 1.800 veces menor que a dos protones. E un protón ten un cuatrillón e medio dun gramo, é dicir, 1,5 x 10 -24 gramos.
"Queremos ver a masa de neutrinos tan pequena como propoñen", sinalaba Villar. "Paira iso, deberiamos observar un proceso denominado beta desintegración dobre, que se produce cada dez cuatriliones ao ano (cifra con vinte e cinco ceros detrás do número uno)".
Paira detectar este proceso crean unha contorna cun grao de illamento aínda maior. "Introducimos os detectores nuns bloques duns palanquitos de chumbo paira illar máis da radiación do medio. De feito, en caso de dobre desintegración beta, as interaccións que se producirán serán moi débiles.
Cando a xente visita ao laboratorio, en bromas dicir a estes detectores que chaman capelas. "En definitiva, é una capela, porque hai que ser una verdadeira fe paira buscar algo tan pouco probable que ocorra! ", ri Villar.
A materia escura, si?
Doutra banda, en canto á materia escura, está a traballarse cunha opción que pode ser certa. Villar explicounos en que consiste: "É posible que a nosa galaxia estea rodeada de materias escuras e que haxa varios halos de materia escura. Nesta situación pode ocorrer que na rotación da Terra ao redor do Sol e no movemento do Sol sobre a galaxia, ás veces vire a favor dese halo de materia escura e outras se mova contra eles, polo que ás veces prodúcese una maior interacción con esa suposta materia escura que outras. Denomínase modulación por anos."
Varios grupos de todo o mundo buscan esta suposta modulación. Segundo díxonos Villar, "hai dous anos un grupo de científicos italianos dixo habelo detectado. Desde entón, un grupo estadounidense tenta obter os resultados obtidos polos italianos, pero non o conseguen. O que ocorre é que se está traballando con outras tecnoloxías e con detectores doutro tipo, polo que é posible que non se perciba dita modulación.
Nós temos as mesmas tecnoloxías e ferramentas que os italianos e encargáronnos un experimento equivalente paira ver se podemos chegar ás mesmas consecuencias que os italianos".
Villar explicounos como recoñecerían as interaccións se estas producísense algunha vez, claro: "tentamos que as partículas, sexan neutrinas ou partículas de materia escura, choquen cos núcleos dos detectores e prodúzase una certa reacción nese choque. A reacción pode ser a emisión de luz, a liberación de calor ou calquera outro fenómeno que poida ser medido pola nosa interacción".
En definitiva, de aí poderían deducir que a partícula obxecto de estudo estivo en interacción co detector. E, por tanto, poderían confirmar a existencia de devandita partícula ou utilizar esta información paira aclarar as propiedades da partícula. Como dicía Villar, "o mecanismo é moi sinxelo, pero iso é moi difícil".
Durante os vinte anos de traballo non atoparon conclusións concluíntes. Con todo, creen que van por bo camiño e seguirán buscando paira coñecer o espazo en maior medida.
Gai honi buruzko eduki gehiago
Elhuyarrek garatutako teknologia
