Cazafantasmas
Una partícula escurridiza puede desentrañar el Universo
Dos ingenieros en una embarcación mientras se llena de agua el detector japonés Super-Kamiokande (caben 50.000 litros)Universidad de Tokio
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En 1945, tras el estallido de la primera bomba atómica, el físico Frederik Reines, que entonces trabajaba en Los Alamos, vio algo más que una solución definitiva para ganar la Segunda Guerra Mundial. El monstruo podría servirle para cazar a un fantasma que perseguía hace tiempo: el neutrino.
La nueva partícula había sido predicha en 1930 por el físico Wolfgang Pauli para explicar la aparente desaparición de energía que se producía durante la desintegración de ciertos núcleos atómicos. Para salvar el principio de conservación de energía, incompatible con esta observación, el científico austriaco propuso la existencia de una nueva partícula neutra, de masa ínfima e interacción muy débil que compensaría la pérdida.
El neutrino se hizo sitio en la teoría física, pero por su naturaleza escurridiza iba a hacer difícil comprobar si existía en realidad. Dada su escasa inclinación para interactuar con la materia serían necesarios un detector inmenso y muy sensible y una fuente abundante de neutrinos. Y la bomba atómica es una formidable creadora de estas partículas.
Finalmente, Reines y su colega Clyde Cowan se decidieron por un proveedor menos indómito. Colocaron su detector de neutrinos junto al reactor nuclear de Hanford, en el estado de Washington (EEUU). Tras un primer intento fallido en 1953, en 1956, junto al reactor de Savannah River, en Carolina del Sur, el experimento tuvo éxito. En el detector, claramente visible sobre el ruido de fondo que provocaban otras partículas, estaba la firma del neutrino.
Cada segundo, miles de millones de neutrinos producidos por el Sol nos atraviesan sin inmutarse, como fantasmas. Su falta de carga eléctrica hace que no se vean afectados por la fuerza electromagnética, convirtiéndolas así en unas partículas poco sociables. “Además, en las energías en las que se mueve el neutrino, la gravedad no importa, y tampoco interaccionan fuertemente [la interacción fuerte es una de las cuatro fuerzas fundamentales encargada de mantener unidos los elementos del núcleo atómico]”, añade Antonio Bueno, profesor del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada. Para estudiarlos, como ya vieron Reines y Cowan, iban a ser necesarios algunos de los observatorios más espectaculares del mundo.
Bloque de hielo
Uno de ellos es Ice Cube , en la Antártida. Allí, un equipo financiado principalmente por la National Science Foundation de EEUU construye un observatorio que ocupará, cuando esté completo en 2011, un kilómetro cúbico del continente helado. La tarea es titánica. Muy cerca del polo sur, donde las temperaturas veraniegas no superan los 25 grados bajo cero, están perforando agujeros de dos kilómetros y medio de profundidad con chorros de agua caliente a presión. Para horadar cada uno de los 80 agujeros que conformarán el observatorio son necesarios 22.000 litros de combustible y unas 48 horas de trabajo. Antes de que el hielo cierre la brecha, introducen en la sima una sarta de 60 detectores esféricos, como una especie de collar de perlas. Cuando esté completo, Ice Cube contará con una red de 4.800 detectores de la que ni siquiera los escurridizos neutrinos podrán escapar. Alguno de los millones que atraviesen el hielo chocará con un átomo. y del impacto surgirá un muon que saldrá disparado creando un destello que dejará en evidencia el paso de la partícula fantasma.
Ice Cube será el mayor de una serie de detectores que tratan de cazar neutrinos en el mundo. ANTARES , en el hemisferio norte, completará el trabajo del observatorio de hielo en el sur. En este caso la ristra de detectores estará hundida frente a la costa de Francia, en Toulon. Otros observatorios con distintos sistemas de detección son Gran Sasso en Italia, el Laboratorio Subterráneo de Canfranc en España, o Super Kamiokande en Japón. Estos observatorios se han construido en el interior de montañas, en el caso del último aprovechando la infraestructura de una mina abandonada.
José W. F. Valle, director de Teoría del Instituto de Física Corpuscular de la Universidad de Valencia-CSIC, un centro líder en el mundo en la formulación de modelos en física de neutrinos, explica por qué las ubicaciones de los telescopios son casi tan exóticas como la partícula que pretenden detectar. “Los detectores deben ubicarse a mucha profundidad bajo el hielo, bajo el agua o bajo montañas para evitar contaminacion por los rayos cosmicos y otras fuentes de radiación de fondo”, apunta. De algún modo, la sutil naturaleza del neutrino requiere de un colador que la separe del resto de las partículas con que debe convivir –aunque, por supuesto, apenas relacionarse–, en el Universo. En el caso de proyectos de detección más ambiciosos como ANTARES o Ice Cube el filtro es doble.
Desde el confín del Universo
Hasta ahora, los detectores sólo han logrado identificar los neutrinos que provienen del Sol, fruto de las reacciones nucleares que se producen en su interior, y los llegados de la supernova SN 1987A. Los nuevos detectores quieren llegar más allá.
Por contradictorio que parezca, el observatorio del Mediterráneo se encargará de los neutrinos que entren por el sur y del de la Antártida de los que lleguen del norte. Antes de caer en la trampa que les han tendido los científicos, los neutrinos, que llegarán desde el interior de la Tierra, habrán atravesado el planeta de lado a lado, una hazaña reservada para una especie de neutrinos aún más especial, muy energéticos y que aún no han sido detectados. Estos tienen su origen en procesos de muy alta energía, como los que se producen en el centro de las galaxias donde, se cree, existen enormes agujeros negros.
Los científicos confían en que cuando se comiencen a detectar neutrinos procedentes de fuera del Sistema Solar se convertirán en unos óptimos informantes de lo que sucede en los confines del Universo. Hasta ahora, casi todo el conocimiento que se tiene del cosmos proviene de la observación de los fotones. Son abundantes, como los neutrinos son eléctricamente neutros y de ellos se puede obtener información sobre las características físicas y químicas de la fuente que los produce. Sin embargo, buena parte de la maquinaria galáctica, como los reactores nucleares en el interior de las estrellas o los centros de las galaxias son opacos a los fotones. Los fotones ha permitido conocer el Universo desde el exterior; los neutrinos permitirán acercarse más a los entresijos.
Esta capacidad para viajar enormes distancias atravesando todo tipo de cuerpos celestes sin perturbarse puede tener además una de las primeras aplicaciones eminentemente prácticas del estudio de los neutrinos. Hace dos semanas, John Learned, investigador de la Universidad de Hawai y uno de los ideólogos de la creación de Ice Cube, publicó en arxiv.org un artículo en el que proponía la utilización de los neutrinos para las comunicaciones dentro de la galaxia.
En el hipotético caso de que existiese una civilización extraterrestre lo suficientemente avanzada como para necesitar un sistema de comunicaciones intergaláctico, decía Learned en su artículo, no emplearía fotones. Hasta ahora, proyectos de búsqueda de inteligencia extraterrestre como SETI habían asumido que las señales de estos seres llegarían codificadas en fotones. El físico argumentaba que en el espectro electromagnético hay demasiado ruido y que los fotones se dispersan con demasiada facilidad y acabarían absorbidos por las distintas fuentes de ruido si tuviesen que atravesar la galaxia de un extremo al otro. Los neutrinos, por el contrario, se mueven en un espectro en el que el ruido es mínimo y su insignificante interacción con la materia permitiría que la señal codificada en ellos viajase de un lado al otro de la galaxia sin interferencias. Learned cree que el tipo de señales de neutrinos que los extraterrestres emplearían en sus comunicaciones deberían ser detectables con los telescopios de nueva generación como Ice Cube o ANTARES.
Una teoría puesta en duda
En un plano más ortodoxo, los detectores de neutrinos ya han realizado relevantes aportaciones a la física. Este verano, se pondrá en marcha el Large Hadron Collider (LHC) en Ginebra. Este experimento pondrá a prueba el Modelo Estándar de física de partículas, una teoría que explica con bastante precisión las propiedades de la naturaleza. Sin embargo, con independencia de lo que surja del LHC, un descubrimiento realizado por el detector Super Kamiokande en 1998 mostró que el modelo es incompleto. Al contrario de lo que predecía la teoría y de lo que se creía hasta ese momento, el observatorio japonés mostró que los neutrinos sí tenían masa.
En un segundo golpe al Modelo Estándar, en los últimos 15 años los físicos descubrieron que, frente a lo que indica esta teoría, los neutrinos pueden oscilar. Valle, que ha realizado contribuciones en este campo, afirma que los nuevos conocimientos “constituyen una verdadera revolucion en nuestro entendimiento del Universo ya que proporciona evidencia indiscutible de que el Modelo Estandar es incompleto”.
En los próximos cinco años será posible la detección de neutrinos procedentes de fuera del Sistema Solar. Estas espectaculares infraestructuras permitirán que comience una nueva fase en el interrogatorio del fantasma que Pauli predijo y Cowan y Reines cazaron por primera vez. La declaración promete ser jugosa.
31 Comentarios
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Vamos a ver: en España, y por extensión en el resto del Universo, los jugadores profesionales de futbol están pasando auténticas penurias; de hecho tienen que fingir lesiones y comprarse coches de lujo para que les hagamos un poco de caso. Y mientras, los autodenominados "científicos" se gastan millonadas en experimentos totalmente inútiles, que ni siguiera hacen que Ronaldiño marque más goles. ¡Qué país! ¡Zapatero nos lleva a la ruina!
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Mi conocimiento de física es limitadito, pero el artículo me ha gustado mucho. Muy ameno y expresivo. Luego supongo que se le puede sacar punta y me apetece leer el debate, pero me parece que ésta es una buena línea de publicación.
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La física de partículas parece apasionante. Vi el documental "El universo elegante", que trata sobre la teoría de cuerdas, y ahora después de leer este artículo veo que hay mucho más por conocer. Estas estructuras que se construyen para detectar partículas tienen algo de mágico.
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Si el mundo de la fisica nuclear es increible, si os interesan esos temas, arribarri, hay un libro que se llama "breve historia del universo" de stephen hawking que te despejaria muchas dudas y te abriria otras mucho mas grandes, te lo recomiendo, ¿Extraterrestres? a esos ya se les puede llamar por el movil, mira dantes es de pa alla lejos y vive en madrid jajaja
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Fumbolero eres el tipico que se dedica a estropear los debates de opiniones que surgen mediante los comentarios. Porfavor, busca nuevas motivaciones en tu vida, ¿N te das cuenta que si no molestas a alguien, stas vacio por dentro? Me a encantado el articulo.
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Magnífico el artículo. Soy físico nuclear reconvertido a al Biología Molecular y este texto me ha encantado.
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¿¿para cuando un articulo que explique que es lo que hacen en la foto?? A ver si haceis otro para explicar los aparatos esos raros como funcionan El texto esta muy bien, todo sin profundidad pero ¡Eh! muy bien explicado
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Parece mentira que la que pretende ser la Ciencia Oficial del mundo, siga todavía con estas teorías de la Física de la Materia obsoletas y erróneas. ¿A quién quieren engañar? Si en el Sol hubiese fusión nuclear como dicen, no podriamos vivir en La Tierra por la cantidad de partículas nucleares como los neutrinos y otros, que llegarían constantemente. ¿Como es posible que desde 1930 no se haya encontrado una fuente concreta y segura que todos podamos comprobar? Solo dicen los resultados que quieren que escuchemos. En general todo mentira y truculento ¿Y saben por qué? Porque no tienen todavía una Física Teórica Unificada, apegados como están a esas teorías newtorrelativistas imposibles erróneas y fantasiosas
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Están buscando su almuerzo en un mar sin peces. Atención al colisionador de hadrones de Ginebra que se pondrá en funcionamiento este verano.Las simulaciones informáticas de sus propios creadores pronostican que se pueden crear mini-agujeros negros que,según ellos, se consumirían así mismos instantáneamente sin producir daños. Hay varios cientificos prestigiosos que creen que podría ocurrir una catástrofe de dimensiones planetarias.
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FCO MORENO. Expón las alternativas a la fusión nuclear en el sol, que sino no pareces serio. Esta bien criticar el paradigma actual, pero exponiendo una alternativa que lo supere en hechos y mediciones.
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Te confundes mi querido amigo. Solo se han gastado ese dinero de 5.000 millones de euros, que les han dado los políticos que nos representan para satisfacer su ego de superhombres. Pues solo lo han hecho para decirnos en cuanto puedan, de forma truculenta y mentirosa claro está, que han descubierto el famoso bosón de Higgs, pronosticado ya hace mas de 40 años para justificar según dicen, la masa de las partículas, ya que es uno de los eslabones que necesitan para completar sus falsas y erroneas teorias de la fisica de la materia, basadas en la teoria de la relatifidad imposible y fantasiosa. Y esto es asi, porque como en su escala a cada partícula le han asignado una energía de choque, necesitaban este nuevo LHC para llegar y asi confirmar sin mas sus ridículas teorias que o sirven para nada. Todavia vivien de las rentas de las bombas nucleares que han asesinado a tanta gente ya, descubiertas al experimentar con los elementos radiactivos. Por lo demas, no te preocupes porque los agujeros negros son otra entelequia mas de su falso conocimiento, como la misma fantasiosa antimateria
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Ey, Fco Moreno Meco, ¿tú no estuviste el otro día soltándonos un rollo en otro foro con lo estúpidos que eran Newton, Einstein y sus herederos? Venga, cuéntanos algo interesante. Y gracias a Dongash por la recomendación.
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QUERIDO ESTARBASE Si quieres ver las alternativas a la fusión nuclear, metete en mis blogs de ciencia, del pais, que, la rioja o sur y las verás saludos
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A Fco Moreno.Creo que te has equivocado de foro macho,lo tuyo es el,aqui hay tomate.Tomate la pastillita y busca,busca.
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Al FCO MORENO MECO: ¿eres además... Creacionista? ¿En que te basas para afirmar esos puntos de vista tan... bizarros? ¿Fe? ¿Intuición? ¡Sorprendente! Por cierto, pasa la dirección del blog ese :-p
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Es indignante, que todavía hoy, estos de la ciencia física y astrofísica que pretenden ser la oficial del mundo cueste lo que cueste, sigan manteniendo que pisaron la Luna en 1969, cuando todas las pruebas aportadas son falsas. Asi es su ciencia y su escaso conocimiento, solo falso fantasioso y truculento como las teorías en que se basan.
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Amigos, sed comprensivos; el universo es tan grande que tiene que haber de todo: hadrones, agujeros negros, lunas, neutrinos, franciscos morenos mecos,...
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Curiosamente trabajo en el IFIC y Jose Valle es mi jefe. Simplemente felicitar al autor de alrtículo pues rara vez se ven noticias de este tipo que no incurran en errores de bulto. un saludo. PD. No se molesten mucho en responder a Fco. Moreno Meco, puede que las radiaciones solares, realmente existentes, detectables y demostrables, hayan afectado a ese tipo de materia gris que él llama, incorrectamente, cerebro.
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Con el dinero que se tira en estas tonterías de al ciencia se podría estar dando de comer al tercer mundo. Que pena. Cuantas bobadas y que derroche de recursos cuando hay gente muriendose de hambre con montones de niños que alimentar. Los europeos esta visto que somos unos sinvergüenzas sin piedad.
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Buf, he estado por esos blogs... (basta con teclear Fco Moreno Meco en un buscador) y anonadado me hallo. Qué portento de energía, señor. Venga, ánimo, láncese a inventar algo útil y demuestre al mundo que se equivocó con usted.
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Espeluznantes afirmaciones como: "estos de la ciencia física y astrofísica" "el dinero que se tira en estas tonterías de la ciencia" Sin embargo, cuando tengan que hacerse una radiografía, una resonancia o un TAC, váyasenlo a pedir a "esos de la ciencia" con "sus tonterías". Así nos va.
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".......Sin embargo, cuando tengan que hacerse una radiografía, una resonancia o un TAC, váyasenlo a pedir a "esos de la ciencia" con "sus tonterías". Así nos va......." Que prepotentes se creen estos científicos oficialistas del tres al cuarto, que juegan con el dinero público en megaproyectos fantasiosos inservibles eternos, que les proporciona a los tres o cuatro de siempre, el tiempo necesario para jubilarse nadando en la abundancia de la riqueza, sin ninguna responsabilidad, ni crítica, apegados como están al pensamiento único. Querido amigo, eso que dices es falso, pues la mayoría de los adelantos en tecnología, como esos, no son fruto de la ciencia, ni las teorías científicas, ni de sus predicciones, sino del trabajo de investigación tecnológica de muchos ingenieros y empresas que arriesgan su dinero, su tiempo y su trabajo. Por favor dejen ya de ser mentirosos y demagogos y de engañar a la gente con sus ridículas teorías falsas y erróneas newtorrelativistas de carácter anglosajón y religioso. La única predicción hecha por esa truculenta ciencia física que intenta ser la oficial del mundo, ha sido la fusión nuclear hace un siglo ya, y hasta ahora no es más que, un total fracaso para la humanidad como siempre.
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Son tan truculentos, tan falsos y tan mentirosos, que hace 4 años mandaron un satelite al espacio a 400 km el "Gravity Probe b" a medir la curvatura del espacio-tiempo de la teoría fantasiosa y falsa relativista de la que viven, que despues de una año no sabian que decirnos, si la habian medido o no, y despues de tres años mas, de secretismos y sin aportar prueba alguna acostumbrados como estan a los dogmas y creencias de pensamiento único científicos y a considerarnos tontos a los demas, alguno se suelta inesperadamente y nos dicen que si, que el espacio-tempo curvado existe y que lo han medido. Mientras, en el mundo solo tenemos crisis de alimentos, de enegía, de vida y de sostenibilidad, porque nadie sabe nada de nada.
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Mu weno fco Moreno. Jase muncho tienpo que no me reia yo tanto del tonto. Te hanimo para ke sigas esculpiendo risas para la peñuki. eres mu dibertido, kolegote. Puedes contar con migo que tambien chano (sepo) muncho de las ciencias esas de los palabros raros ke escribes. me paíces alguien extrañamente in-telijente. Menos mal qe hai jente que bela por la salud mental del ciudadano.Pos datas: Ara vas y lo cajcas( en latin, porfa, k se te vea el nivel,maxote, enga...)
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Pero bueno, lo que hay que leer. En este país siempre tenemos que saber de todo y opinar de todo. Se vierten opiniones, sin razonamiento ni base. La experimentación siempre será necesaria si queremos ampliar lo horizontes. ¿Como es posible que no se quiera experimentar el neutrino si la mayonesa no tiene el color de la mermelada? Pero vamos a ver, si mi coche no es rojo, y el vecino como anchoas; ¿como se puede creer que el hombre pisase la luna, sabiendo como por todos es sabido que mi tía como sin sal? Vamos por Dios, si un ateo como yo, por decir algo, porque no puedo decir nada ya que al ser mudo, no puedo escribir, porque ya sabemos que si eres jugador de tenis es que te faltan las manos, y claro un teclado sin manos es como un universo sin neutrinos...
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Jajajaja, de donde se ha escapado el tal Francisco?? Yo diría que de un programa de humor, míralo del lado positivo: cuando venga la crisis no te faltará trabajo de humorista...
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¡Por todos los diablos! A ver si se verifican las noticias. El observatorio de neutrinos de Canfranc (Huesca) no está EN UNA MINA ABANDONADA, sino el el túnel abandonado del tren Zaragoza-Pau. Por cierto, está fuera de servicio hace muchísimo tiempo... ¡pues el techo de hormigón se desprendió! (Seguimos siendo unos chapuceros)
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ey ey a ver todos que ya no se le tiene apego a Newton sino a Einstein eehh¡¡¡ que hay mucha diferencia. Yo estoy con Francico porque es verdad toa la pobreza cai en el mundo y se manda un robot a Marte ¿Para? ¿Para huir de la realidad y no ver la cantodad de persona que mueren de hambre? por ejemplo..
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Impresionante la foto de SuperKamiokande. Desde la óptica de un Físico de Partículas a mi también me ha gustado la noticia, sobre todo que no haya nada que chirrie. Por cierto, en Canfranc han construido un laboratorio subterraneo muy decente http://ezpc00.unizar.es/lsc/index2.html
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Señor Fco. Moreno: su ignorancia en este tema es espectacular: Fusión nuclear: mecanismo fundamental del funcionamiento de las estrellas; el neutrino NO es una "partícula nuclear"; efectivamente, en este mismo momento le están atravesando una ingente cantidad de neutrinos "y otros", como por ejemplo muones produidos en la atmósfera; lo de no encontrar "una fuente concreta y segura que todos podamos comprobar" es debido a la bajísima sección eficaz de interacción de los neutrinos, que como, dudo muchísimo que sepa lo que eso significa, le digo que viene a decir que los neutrinos no interaccionan con casi nada, y, por tanto, la dificultad para detectarlos o medirlos es enorme. Y no sigo, porque creo que no merece la pena. Un saludo
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