El matemático y pensador Bertrand Rusell escribió en su libro Historia de la Filosofía Occidental que "la ciencia debe poner límites al conocimiento, pero no a la imaginación", y lo cierto es que lo que se sabe del Universo, de su materia y energía, se basa en más de un 95% en hipótesis y teorías todavía sin demostrar. ¿Qué es la materia oscura? ¿Cuál el origen de los rayos cósmicos? ¿Viven los protones para siempre? Preguntas fundamentales para la física de astropartículas, a las que los científicos europeos pretenden dar respuesta con una ambiciosa estrategia a 10 años vista presentada esta semana en Bruselas.

En esta hoja de ruta, en la que se ha trabajado durante dos años, se presentan los siete experimentos que permitirán avanzar en el estudio de los mensajeros cósmicos. Los proyectos, bautizados como Los Siete Magníficos por Aspera, la red europea de agencias nacionales de física de astropartículas, incluyen un telescopio de neutrinos que ocuparía un kilómetro cúbico en el mar Mediterráneo, una instalación subterránea de un megatón (mil toneladas) para determinar la vida media del protón y comprobar si se desintegra, o una colección de 100 telescopios para detectar rayos gamma de alta energía.

Los experimentos permitirían confirmar teorías de Albert Einstein 

Otro de los experimentos ayudaría a descubrir las ondas gravitacionales, cuyo concepto acuñó Albert Einstein. De la Teoría de la Relatividad del genial científico, se desprende la existencia de estas ondas, de las que sólo se tiene constancia de manera indirecta, y que se producen en el seno de la deformación del espacio y del tiempo que provocan grandes cataclismos, como el colapso de una galaxia o una supernova.

"Además de comprobar el sueño de Einstein, estos experimentos nos permitirían dar un paso de gigante en el conocimiento del Universo, su origen, su evolución o su destino", asegura Antonio Ferrer, catedrático de Física Atómica Molecular y Nuclear de la Universidad de Valencia y representante del Ministerio de Innovación en la reunión. Ferrer destaca que la física de astropartículas es relativamente reciente como disciplina y que los medios para su investigación son muy costosos.

El estudio de los mensajeros cósmicos requiere grandes infraestructuras: kilómetros de túneles subterráneos, enormes telescopios, una cuenca de un millón de litros de agua... Además de estas construcciones, algunos materiales, como el germanio, son caros y escasos.

Europa debería duplicar su presupuesto en 10 años y obtener ayuda de otras potencias 

La estrategia europea prevé el incremento paulatino de su presupuesto, desde los 70 millones al año actuales hasta los 140 millones en un decenio, pero hay algunos experimentos que solo podrán costearse con la colaboración de otras potencias tecnológicas, como EEUU o Japón.

"Aunque existe una competición innegable, los europeos estamos de acuerdo con otros investigadores en la hoja de ruta a medio plazo y en que de la coordinación saldrán los descubrimientos", asegura Arnaud Marsollier, del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear.

Marsollier prevé "comenzar dos de los experimentos más ambiciosos [los que estudiarán los rayos gamma y los neutrinos] en 2012". "Y para ello necesitamos financiación", añade. Para Ferrer, esto no será fácil: "Los científicos proponemos, pero luego los gobiernos nos imponen las rebajas".

Aplicaciones prácticas

"La nueva ventana al Universo nos permitirá conocer algo más de los confines de lo real, pero también de nosotros mismos, aunque ahora no parezca evidente", sostiene Ferrer, quien resalta que una inversión tan grande no va destinada a "investigar por investigar.

Si hablamos de aplicaciones concretas para la vida de los ciudadanos, no debemos olvidar que en centros como el CERN, considerado inicialmente por algunos como un agujero negro de dinero, han salido la World Wide Web o algunos tratamientos para el cáncer", recalca Y advierte: "El problema es que, como no sabemos muy bien qué nos vamos a encontrar, no podemos hablar por el momento de aplicaciones más allá de un conocimiento y explicación del Universo".

Una vez solucionada la financiación de Los Siete Magníficos, habrá que ponerlos sobre el mapa, lo que "causará muchos dolores de cabeza a los Estados miembros que optan a albergarlos", según Marsollier.

En España, ya se investiga en experimentos de menor envergadura 

En España, ya se investiga en experimentos de menor envergadura, pero que preparan el camino. Uno de ellos es Magic, en el observatorio Roque de los Muchachos de La Palma. Allí se han instalado dos telescopios Cherenkov que analizan los rayos gamma de alta energía, que sirven para estudiar aspectos de la física fundamental o la cosmología, en particular, la evolución del Universo. Uno de estos telescopios cuenta con el mayor espejo del mundo y descubrió este verano la emisión de rayos gamma en la galaxia 3C 279, situada a más de 5.000 millones de años luz de la Tierra (casi la mitad del radio del Universo).

Las prioridades científicas parecen estar claras, a tenor del consenso internacional, pero el desarrollo de la estrategia para los próximos 10 años, que exige la voluntad política de duplicar el presupuesto europeo actual, plantea por el momento casi tantas incógnitas como el propio origen del Universo.

De la materia oscura, a las ondas gravitatorias 

Conocer los neutrinos

Dos de los experimentos incluidos entre ‘Los Siete Magníficos' tienen que ver con el estudio de los neutrinos, unas partículas subatómicas de las que se desconoce la masa y que pasan a través de la materia sin prácticamente modificarla. Uno de ellos es el KM3NeT, un enorme telescopio de un kilómetro cúbico de tamaño que se ubicará en el mar Mediterráneo para detectar neutrinos.

El megatón

¿Cuánto puede vivir una partícula como el protón? ¿Es cierta la teoría de la gran unificación? Otro de los experimentos, el megatón para la desintegración de los protones, pretende comprobar la validez de la teoría de la gran unificación, que asegura la convergencia de tres de las cuatro fuerzas fundamentales en la naturaleza: la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil.

Confirmar a Albert Einstein

Cuando Einstein formuló la Teoría General de la Relatividad, adelantó un amplio número de fenómenos relacionados con la curvatura del espacio-tiempo. Aunque la mayoría han sido confirmados a lo largo del tiempo, la emisión de las ondas gravitacionales se ha resistido a ser explicada. La planeada antena gravitatoria subterránea de tercera generación permitiría detectar las ondas gravitacionales acuñadas por el físico y que se derivan de grandes explosiones en el Universo (como la colisión de una galaxia). Para ello, harían falta tres túneles de al menos dos kilómetros de longitud.

Rayos gamma

Partiendo de los resultados aportados por el experimento ‘Magic', desarrollado en la isla española de La Palma a menor escala, la hoja de ruta quiere poner en marcha al menos un centenar de telescopios Cherenkov, destinados a detectar y estudiar rayos gamma de alta energía procedentes del espacio.

Detección de rayos cósmicos

Desde que en 1911 el austríaco Victor Hess hiciera un experimento con grandes globos que detectaron nuevos rayos cósmicos, no se ha conseguido saber más sobre su origen o cómo se mueven. Se trata de las partículas de mayor energía jamás observadas. El telescopio Auger, en la Pampa argentina, y su gemelo en Colorado (EEUU) están aportando mucha información sobre este tipo de radiación.

Materia oscura

La materia oscura recibe su nombre por el desconocimiento científico de su contenido exacto. La tecnología actual debería ser sustituida por varios grandes detectores que usaran gases nobles -como el xenón y el argón- en estado líquido o cristales criogénicos. Esto aumentaría la sensibilidad de detección en tres grados de magnitud,
lo que podría ayudar a arrojar luz sobre la materia oscura.