Los neutrinos, unas partículas sin carga eléctrica y con muy poca masa, están brindando a los científicos un nuevo abanico de posibilidades para conocer los orígenes del Universo. Los investigadores dedican cada vez más tiempo para perseguir y tratar de entender a estas partículas fantasma.
Con este fin, surgió el Hyper-Kamiokande (HK), el detector de neutrinos más grande del mundo. La construcción de este ambicioso experimento, dirigido por la Universidad de Tokio, arrancará en abril de este año.
Su propósito será acercarse a los misterios que rodean la evolución del Universo y el nacimiento de la vida, a través de la observación de neutrinos solares y neutrinos de supernova.
El HK contendrá 260 mil toneladas de agua ultrapura. Será 5 veces más grande que su hermano mayor, el Super-Kamiokande, el cual tiene 50 mil toneladas, y opera desde 1996.
El mayor tamaño no es cuestión de capricho. Los neutrinos solo interactúan débilmente con otras partículas de materia. Por ello, un detector de neutrinos debe ser lo suficientemente grande como para detectar un número significativo de ellos.
La idea es captar la presencia de algo llamado luz de Cherenkov.
Los neutrinos emiten luz de Cherenkov cuando pasan a través del agua a una velocidad cercana a la de la luz. El dispositivo detecta el efecto de los neutrinos que interactúan con el agua y no con los neutrinos mismos.
Las partículas fantasma
El neutrino siempre ha sido muy misterioso, porque es casi imposible de detectar directamente. Por esta razón, se requieren otros medios.
Se trata de una partícula elemental subatómica. Posee una masa muy pequeña. Y no tiene carga. Por eso se le llama neutrino, porque es neutro.
Los neutrinos surgen en procesos nucleares: en el Big Bang, en los núcleos de las estrellas y también en los aceleradores de partículas.
Valiosa información
Estas partículas fantasma viajan en el espacio con velocidades cercanas a las de la luz y no tienen carga eléctrica. Se pensó durante mucho tiempo que tampoco tenían masa, pero hoy los científicos saben que sí la tienen.
Los neutrinos son muy valiosos para estudiar fenómenos astronómicos y cosmológicos.
Parte de la importancia de los neutrinos radica en su origen. Existe una fracción de la materia del Universo, que la ciencia aún no conoce. Es la llamada materia oscura. Los neutrinos pueden ser parte importante de ella.
Los experimentos como el HK pueden dar a los científicos información muy útil sobre la composición de la materia oscura.
La astronomía de neutrinos es un campo aún en pañales que ofrece revelar una nueva visión del universo.
Los físicos de neutrinos están entusiasmados con el HK porque podrá estudiar las diferencias en los comportamientos de los neutrinos y sus contrapartes antimateria, los antineutrinos. Tal asimetría podría ayudar a explicar por qué el Universo parece contener principalmente materia y poca antimateria.
Pilar Coloma del @IFICorpuscular nos ha descubierto la necesaria e incesante búsqueda de los neutrinos y la lucha por la incorporación de las mujeres a la Física Teórica. Con grandes ejemplos: Marie Curie, Maria Goeppert-Mayer y Mary K. Gaillard #semanadelaciencia @Girls4STEMVLC pic.twitter.com/cav30ZIv4B
— IES_Campanar (@IES_Campanar) February 13, 2020
Un esfuerzo internacional
Se espera que la construcción del detector cueste 64.900 millones de yenes, (alrededor de 550 millones de euros). Se requerirán 7.300 millones de yenes adicionales para las actualizaciones en el acelerador J-PARC, que está a unos 300 kilómetros de distancia en Tokai, donde se producirá el haz de neutrinos.
Japón proporcionará aproximadamente el 75% de los fondos totales del proyecto. El resto será cubierto por socios internacionales.
Los estados miembros de Hyper-Kamiokande son Alemania, Armenia, Brasil, Canadá, Corea, España, Estados Unidos, Francia, India, Italia, Japón, Polonia, Reino Unido, Rusia, Suecia, Suiza y Ucrania.
La organización de Hyper-Kamiokande está guiada por un comité directivo internacional y una junta institucional de representantes formada con miembros de 17 países. A través de esta estructura organizativa, se trabaja para establecer planes y asegurar fondos para la pronta construcción del detector de neutrinos más grande del mundo.
Se abre así una nuevo capítulo en la cacería de las partículas fantasma que podrán responder muchas preguntas sobre el origen y el fin del Universo.
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