El Sudbury Neutrino Observatory Laboratory se alista a detectar neutrinos provenientes de la Tierra y supernovas
Desde enero pasado, el Instituto de Física (IF) de la Universidad Nacional Autónoma de México comenzó a colaborar en el Sudbury Neutrino Observatory Laboratory (Snolab), ubicado en Ontario, Canadá, a través del investigador Eric Vázquez Jáuregui, el único mexicano que ha trabajado en aquel instrumento que en 2001 detectó que los neutrinos electrón provenientes del Sol al llegar a la Tierra cambian de tipo a neutrinos tau y muon, lo que le valió a su director, Arthur McDonald, compartir el Premio Nobel de Física 2015 con el japonés Takaaki Kajita por “el descubrimiento de las oscilaciones de neutrinos, lo que demuestra que los neutrinos tienen masa”.
Eric Vázquez Jáuregui, quien luego de haber vivido en Canadá durante seis años, cuatro en una estancia posdoctoral en Snolab y dos como su investigador, regresó a México y se incorporó como investigador en el IF, dijo en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), que desde la UNAM colaborará con el proyecto SNO+ (Sadbury Neutrino Observatory plus) a través del análisis de datos y simulaciones del detector.
El físico experimental explicó que “SNO+ es una continuación del experimento Snolab sólo que ahora, a diferencia de lo ya hecho antes, vamos a medir más propiedades de los neutrinos: además de detectar a los neutrinos que provienen del Sol, se va a medir a los que vienen de la Tierra, de reactores nucleares y de supernovas”.
En la nueva etapa de SNO+ se realizarán experimentos para conocer cuál es la masa de los tres neutrinos que se conocen hasta el día de hoy, porque “las oscilaciones de los neutrinos no revelan la masa de los neutrinos, nos dicen que tienen masa pero no su valor. Ahora lo que sigue es medir de cuánto es la masa absoluta de cada uno. Por lo pronto, sabemos que dos de ellos tienen masa muy parecida y el tercero tiene una masa un poquito diferente. Lo que se conoce como orden de masas o jerarquía de masas de los neutrinos”, señaló Vázquez.
Esas partículas, las segundas más abundantes en el universo después de los fotones, representan otra interrogante para los físicos de partículas, ya que no se sabe si los neutrinos tienen a su respectivo antineutrino o si son lo mismo. Hay partículas que sí lo tienen definido como el fotón, cuya partícula y antipartícula son lo mismo, o como el electrón cuyo antielectrón es el positrón. “Si el neutrino y el antineutrino son la misma partícula se dice que el neutrino es una partícula de mayor ala.”
Una interrogante más con respecto de los neutrinos es que posiblemente haya un cuarto tipo de neutrino al que por ahora llaman estéril. El físico de partículas señaló que “podría ser muy pesado gravitacionalmente aunque no tendría masa, el problema con ese neutrino hipotético es que no interactúa con la materia, de hecho, es considerado materia oscura. Los tres tipos de neutrinos que conocemos en determinado momento podrían oscilar a ese neutrino estéril. Sólo que por ahora no hay forma de detectarlo, salvo que veamos un déficit de masa con los tres neutrinos”. De ahí que se requieran experimentos más sofisticados.
Eric Vázquez añadió que colaborará con el análisis de datos y simulaciones en dos detectores de materia oscura, un componente que es totalmente desconocido para los físicos pero del cual se cree que está constituido el 25 por ciento del universo. Además, ocasionalmente viajará a Sadbury en Ontario a operar el detector o ver si hay algo que se necesite instalar o probar fuentes radiactivas para calibraciones para los detectores de materia oscura, ya que era una de las principales actividades que desempeñó mientras estaba como investigador allá.
Un observatorio subterráneo
El Snolab está a dos kilómetros de profundidad dentro de una mina de níquel en Sadbury. Ahí la tierra sirve como filtro para que no ingresen otras partículas cósmicas únicamente los neutrinos. Se llega por un elevador, luego hay que caminar kilómetro y medio por un túnel. Antes de entrar al laboratorio todos tienen que darse una ducha y usar un uniforme especial. Hay filtros de aire que purifican el espacio ininterrumpidamente y hay personal dedicado especialmente a limpiar los pasillos, cables y demás equipo para evitar que se acumule polvo ya que puede ser una fuente de contaminación.
Es una proeza arquitectónica y tecnológica y el Premio Nobel a Arthur McDonald, impulsor y director de Snolab, se debe también a la construcción de esa infraestructura. Vázquez explicó que “el detector de Snolab es una esfera de acrílico de 12 metros de diámetro. El acrílico tiene cinco centímetros de grosor. Es una especie de envase con un cuello y está rodeado de nueve mil 500 sensores de luz que se llaman tubos fotomultiplicadores. Cada vez que hay una interacción al interior del recipiente entre un neutrino y el agua pesada se produce un destello de luz que es lo que miden los fototubos”.
El contenedor tiene mil toneladas de agua pesada que consiste en isótopos de deuterio en lugar de hidrógeno para lograr una mayor sensibilidad con esas escurridizas partículas. Se usa el agua porque solamente en este elemento las partículas llegan a viajar más rápido que la luz. El método para medir a los neutrinos se llama Radiación de Cherenkov, “cuando llega el neutrino al tanque de agua, interactúa con el átomo de deuterio y de ahí salen los electrones que producen la luz Cherenkov. Lo que realmente medimos es el destello de luz del electrón en forma de cono que fue golpeado por el neutrino”, explicó.
Revista Protocolo
