Observando el Universo a mil metros bajo tierra

Se acerca el estreno en cine de la próxima precuela de X-Men, y seguro que a muchos de vosotros, las fotografías que ilustran este artículo os recordarán al famoso dispositivo "Cerebro" que el profesor Xavier utiliza para contactar telepáticamente con los mutantes de la película.

Realmente parecen sacadas de un comic de Marvel, pero la realidad es que la física actual está llegando a un nivel de sofisticación y tecnología que sus avances bien podrían servir de argumento para cualquier película de ciencia ficción.

Por Javier Peláez.

Se trata del Observatorio de neutrinos llamado Super-Kamiokande excavado y construido a mil metros bajo tierra en una mina de Gifu, en Japón. Este gran proyecto se configura en forma de cilindro de 40 metros de altura por otros 40 metros de ancho y alberga en su interior 50.000 toneladas de agua pura rodeadas por 11.000 tubos que unen toda una red de detectores de luz y radiación.

Super-Kamiokande Fuente imagen

Es probable que a muchos de vosotros, al ver estás imágenes, se os ocurra lanzar esta pregunta: todo este esfuerzo tecnológico y económico para construir esta gran cámara subterránea, ¿para qué sirve?

Bueno, explicar el funcionamiento y la utilidad de un observatorio de neutrinos puede resultar complicado, pero voy a intentar ofreceros una explicación lo más sencilla posible.

Los neutrinos son partículas subatómicas realmente pequeñas. Tan diminutas que hasta hace bien poco, los científicos creían que no tenían masa. Sin embargo, no hace mucho se ha descubierto que sí la tienen. Para que os hagáis una idea de lo que significa un neutrino, pensad que estamos hablando de partículas con una masa mil millones de veces menor que la masa de un átomo de hidrógeno.

Sabiendo esto, podéis imaginar que detectar estos neutrinos es realmente difícil y a pesar de ello, cada segundo, el sol nos bombardea con millones y millones de ellos.

Su masa es tan pequeña que la inmensa mayoría de los neutrinos que nos llegan procedentes del sol, nos atraviesa sin interactuar con nada. Simplemente pasan entre toda la materia de la tierra sin tocar ninguna otra partícula.

Super-Kamiokande Fuente imagen

Todo este flujo de neutrinos atraviesa la gran piscina del Super-Kamiokande sin siquiera tocarse con ninguna partícula. Simplemente pasan a través de él y siguen su camino.

No obstante, muy de vez en cuando, uno de estos neutrinos choca con una partícula y de esa colisión salen despedidos a una velocidad que supera la velocidad de la luz en el agua. Recordemos que el límite de velocidad en las autopistas del universo es la velocidad de la luz en el vacío, así pues, nada puede ir más rápido que la luz en ese medio. Sin embargo, los neutrinos son más rápidos que la luz en el agua y eso es lo que se intenta medir y estudiar en estos observatorios.

Como sabréis, cuando un avión supera el mach 1 podemos escuchar un fuerte estruendo que significa que se sobrepasado la barrera del sonido. Pues bien, cuando una partícula supera la velocidad de la luz (en este caso en el agua) también ocurre algo parecido, pero en lugar de ruido, se produce una especie de explosión luminosa que se conoce con el nombre de Radiación de Cherenkov.

Resumiendo, estos espectaculares observatorios subterráneos detectan y estudian esos choques de los neutrinos y la radiación que producen cuando sobrepasan la velocidad de la luz en el agua de sus piscinas.

Como veis, a veces para observar lo que ocurre en el Universo no hay que mirar hacia arriba. En ocasiones, como en el Colisionador de Hadrones del CERN, para saber cómo funciona el cosmos, hay que descender algunos kilómetros bajo tierra.

Un claro ejemplo de ello lo encontramos en el nuevo Observatorio de neutrinos Ice-Cube, que se ha terminado de construir hace poco bajo los hielos de la Antártida y que ya se ha convertido en el mayor observatorio de este tipo realizado hasta la fecha.

Nos encontramos ante uno de los campos de la ciencia más novedosos y apasionantes que existen. La observación de neutrinos está comenzando a dar sus primeros pasos por lo que, las nuevas construcciones que se están realizando, van a ayudarnos a comprender cómo funcionan las partículas más pequeñas de la física. Al fin y al cabo, el Universo está compuesto de ellas y estos experimentos nos ayudan a comprender mejor cómo funcionan sus ladrillos más fundamentales y de qué están hechos.