La búsqueda continúa. Aún no se han encontrado diferencias entre protones y antiprotones que ayuden a explicar la existencia de la materia en nuestro universo. Se supone que en el Big Bang, la explosión colosal con la que se formó el universo, se generaron cantidades iguales de materia y antimateria. Cuando una y otra entran en contacto, se aniquilan mutuamente, transformando su masa en energía. ¿Por qué entonces el universo está hecho de materia? Sin nada que hubiera inclinado la balanza a favor de la materia, los dos tipos de materia deberían haberse aniquilado entre sí, sin dejar nada en absoluto. En vez de eso, el Big Bang condujo a un universo observable hecho principalmente de materia, con escasas y fugaces apariciones de partículas de antimateria. ¿Hay alguna diferencia sutil entre materia y antimateria, aparte de su signo opuesto, que pueda explicar el enigma?
Unos físicos de la colaboración BASE en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) han conseguido medir las fuerzas magnéticas de los antiprotones con una precisión enorme, 350 veces mayor que la lograda anteriormente. De todos modos, los datos no proporcionan ninguna información sobre cómo se impuso la materia en el universo temprano en vez de que partículas y antipartículas se aniquilasen mutuamente. Lo que sí indican estas mediciones recientes de la colaboración BASE es una gran coincidencia entre protones y antiprotones, confirmando así el Modelo Estándar de la física de partículas. Científicos en todas partes del mundo están usando diversos métodos para intentar hallar de manera inequívoca alguna diferencia crucial. El desequilibrio materia-antimateria en el universo es uno de los temas candentes de la física moderna.
Imagen del experimento BASE en el desacelerador de antiprotones del CERN en Ginebra. (Foto: Stefan Sellner, Fundamental Symmetries Laboratory, RIKEN, Japón).
Los antiprotones son generados artificialmente en el CERN y los investigadores los almacenan en una cámara especial de aislamiento. Los antiprotones para el experimento actual fueron aislados en 2015 y medidos entre agosto y diciembre de 2016. Este fue el periodo de almacenamiento más largo para antimateria documentado hasta la fecha. Los antiprotones son de forma habitual aniquilados rápidamente cuando entran en contacto con la materia, como el aire. El almacenamiento se efectuó durante 405 días en un vacío que contiene diez veces menos partículas que el espacio interestelar. Se usaron un total de 16 antiprotones y algunos de ellos fueron enfriados hasta casi el Cero Absoluto, unos 273 grados centígrados bajo cero. En la investigación ha participado, entre otras entidades, la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia en Alemania.
Más información https://www.nature.com/nature/journal/v550/n7676/full/nature24048.html
A nivel del suelo, unas quince millones de partículas subatómicas impactan cada metro cuadrado en un día. Para protegerse de esa radiación cósmica y poder estudiar los fenómenos más evasivos del Universo, la comunidad científica está construyendo laboratorios subterráneos miles de metros bajo tierra.
Muy profundo bajo la superficie terrestre, sólo unas pocas partículas subatómicas son capaces de penetrar las capas rocosas, permitiendo a los científicos estudiar sin interferencias las propiedades de partículas con interacciones tan débiles que podrían atravesar millones de kilómetros de roca sin verse afectados, como los neutrinos, o estudiar la materia oscura, ya que al parecer todo lo que podemos ver en el Universo representa sólo el 4% de la masa total. Varios de esos laboratorios se encuentran en EE.UU., Canadá, Europa y Japón.
En ese contexto, la construcción del túnel Agua Negra, en la provincia de San Juan, parte del corredor bioceánico central, presenta una oportunidad única para planificar la construcción del laboratorio ANDES, el cual sería el único laboratorio subterráneo del hemisferio sur.
El laboratorio ANDES es un laboratorio subterráneo propuesto para ser construido en el interior y como parte integral del túnel Agua Negra. Será el primer y único laboratorio subterráneo del hemisferio Sur. En la actualidad, una docena de laboratorios de similares prestaciones se encuentran en operación en el hemisferio Norte: en Norte América, en Europa y en Asia.
ANDES se ubicará en la parte más profunda del túnel Agua Negra, alrededor de 1750 m debajo de los Andes, lo cual blindará sus instalaciones de la radiación cósmica, partículas de alta energía provenientes del espacio. Al estar protegido de esa radiación, tendrá la sensibilidad necesaria para recibir experimentos únicos en diversos temas:
- búsqueda de materia oscura, la cual representa el 85% de la materia del Universo;
- investigaciones en física de neutrinos, partículas elementales capaces de atravesar la Tierra sin interactuar;
- estudios de geofísica, al observar la tectónica terrestre desde un laboratorio en el interior de una montaña;
- estudios de impacto ambiental; de pureza de materiales; de impacto de la radiación cósmica en micro-chips; biología; y más.
El laboratorio será dirigido por un consorcio Latinoamericano, el CLES (Consorcio Latinoamericano de Estudios Subterráneos), con participación de por lo menos Argentina, Brasil, Chile y México.
El túnel se encuentra en un área donde no hay actividad volcánica ni terremotos cerca de la superficie. Esta ubicación específica convierte al laboratorio en un recinto muy atractivo para la comunidad geofísica.
Los experimentos científicos que albergará el túnel permitirán explorar fenómenos hasta ahora desconocidos- relacionados con los neutrinos y la materia oscura- con consecuencias fundamentales para el conocimiento del Universo, su evolución y sus orígenes. Se aprovechará la protección brindada por la roca para operar medidores de radiación de bajo fondo, con varias áreas de aplicación.
La realización de estos experimentos no solo se traducirá en la consolidación de la comunidad científica involucrada, sino también en los consiguientes desarrollos tecnológicos de punta y formación de recursos humanos, científicos, técnicos y de ingeniería del más alto nivel.
Más información en: http://andeslab.org
