Un enorme detector, enterrado bajo una montaña en China, buscará las misteriosas partículas que atraviesan el planeta sin dejar rastro. ¿Cómo funcionan y por qué son tan importantes?

Los neutrinos, apodados “partículas fantasma”, son pequeñas partículas subatómicas que interactúan muy poco con la materia, lo que las hace extremadamente difíciles de detectar. Propuestos en teoría por primera vez hace casi un siglo, los neutrinos son un subproducto de reacciones nucleares, ya sea en el corazón de las estrellas, como el Sol, o en reactores nucleares aquí en la Tierra.

Los detectores de neutrinos se construyen en lugares remotos y protegidos para aislarlos de señales de fondo como la radiación del sol o las ondas de radio. Uno de ellos es el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, en España, bajo los Pirineos, uno de nuestros Gigantes de la Ciencia. La última empresa de China, el observatorio JUNO, promete revolucionar nuestra comprensión del cosmos.

Esta foto tomada el 15 de junio de 2023 muestra el sitio de construcción del observatorio subterráneo de neutrinos en Jiangmen, provincia de Guangdong, en el sur de China. [Foto/Xinhua]

China ha iniciado la construcción del Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), un gigantesco detector subterráneo diseñado para buscar neutrinos. Este dispositivo, situado bajo una montaña de granito en el sur del país, sustituye al antiguo detector de Daya Bay, que lideró durante años la investigación de neutrinos en China. El objetivo de estos observatorios es minimizar al máximo el “ruido” externo, lo que se consigue ubicándolos en instalaciones submarinas o subterráneas. De esta forma se evita la interferencia de neutrinos provenientes del cosmos para centrarse en los que se originan en la Tierra.

Una esfera de 36 metros de diámetro.

El núcleo del detector JUNO es una esfera acrílica transparente de 36 metros de diámetro, diseñada para contener agua o disolventes especialmente preparados. Su interior está cubierto de sensores ultrasensibles que captan las pequeñas perturbaciones que se producen en el líquido cuando un neutrino lo atraviesa. Cuando los neutrinos interactúan con los átomos, generan partículas cargadas, como electrones libres, que los científicos pueden medir. Este diseño convierte a JUNO en el detector transparente más grande del mundo.

Los neutrinos son una constante del universo. Se generan por procesos nucleares en estrellas, reactores y explosiones cósmicas y, debido a su naturaleza, pueden atravesar la materia prácticamente sin resistencia. Esto los convierte en una ventana única para estudiar el núcleo de estrellas lejanas, las profundidades de nuestro planeta o incluso para controlar el cumplimiento de los acuerdos de no proliferación nuclear. Los detectores como JUNO pueden distinguir entre neutrinos provenientes de reactores nucleares cercanos y aquellos que provienen de fuentes celestes, como el Sol.

La ubicación estratégica de JUNO, entre los reactores nucleares de Taishan y Yangjiang en la costa sur de China, lo convierte en un punto de interés no sólo para la física de partículas, sino también para aplicaciones energéticas y políticas. Con China liderando la construcción de centrales nucleares para satisfacer su creciente demanda energética, este detector podría proporcionar datos sobre los neutrinos generados por dichas centrales, mejorando el control y la seguridad de la energía nuclear en la región.

China ha optado por la energía nuclear como alternativa al carbón, que sigue siendo su principal fuente de electricidad. Con ciudades superpobladas y una economía en constante crecimiento, el país enfrenta enormes desafíos energéticos. Las centrales nucleares, incluida la posibilidad de construir plantas flotantes en el Mar de China Meridional, forman parte de su estrategia para diversificar sus fuentes de energía.

El detector JUNO se encuentra en una etapa avanzada de construcción y su inauguración está prevista para 2025. Una vez operativo, promete ser un hito en la investigación mundial de neutrinos, estableciendo a China como líder en el estudio de estas enigmáticas partículas. Con este esfuerzo, se espera que JUNO no sólo desvele misterios sobre el universo, sino que también refuerce el papel de la ciencia como herramienta para el desarrollo sostenible y la cooperación internacional.

REFERENCIA

China construye una enorme esfera transparente subterránea para atrapar «partículas fantasma»

Imagen: DALL·E