Neutrinos y frontera científica: el observatorio JUNO como hito en la física contemporánea
Fotografía de Xinhua
En el ámbito de la física de partículas, los neutrinos representan uno de los mayores enigmas científicos. Estas partículas subatómicas, prácticamente invisibles a la materia ordinaria, han desafiado a la observación experimental durante casi un siglo. Con la inauguración del Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), China se posiciona en la vanguardia internacional de la investigación en física de partículas, aportando una infraestructura diseñada para abordar algunos de los interrogantes más fundamentales sobre el universo.
Los neutrinos: partículas evasivas
Los neutrinos fueron propuestos teóricamente en 1930 por Wolfgang Pauli, como una solución a la aparente pérdida de energía en los procesos de desintegración beta. No obstante, su confirmación experimental no se logró hasta 1956, cuando los físicos Frederick Reines y Clyde Cowan diseñaron un experimento capaz de registrar su esquiva presencia.
Su carácter enigmático se explica por sus propiedades intrínsecas:
Poseen masa extremadamente pequeña.
Son eléctricamente neutros, lo que los hace invisibles a las interacciones electromagnéticas.
No participan en la interacción nuclear fuerte.
Únicamente responden a la gravedad y a la interacción nuclear débil.
Como consecuencia, cada segundo trillones de neutrinos atraviesan tanto a los seres humanos como al planeta entero sin generar colisiones detectables. De hecho, se estima que sería necesario un bloque de plomo con un espesor de un año luz para que al menos la mitad de ellos interactuase con la materia.
JUNO: arquitectura de un observatorio monumental
El proyecto JUNO se ha diseñado con el objetivo de superar estas dificultades técnicas. Ubicado a gran profundidad subterránea, el observatorio se protege de la radiación cósmica y ambiental que podría interferir en las detecciones.
Su núcleo experimental está constituido por una esfera acrílica de 35,4 metros de diámetro, sostenida por una estructura de acero inoxidable. Este volumen alberga 20.000 toneladas de líquido centelleador, una sustancia optimizada para transformar la interacción de un neutrino en un destello de luz observable.
Composición del fluido centelleador
El líquido está compuesto por:
Benceno de alquilo lineal, que actúa como disolvente.
2,5-difeniloxazol, molécula que emite un destello lumínico al interactuar con un neutrino.
1,4-Bis(2-metilstiril)benceno, que convierte la radiación ultravioleta en longitudes de onda detectables.
Sistema de detección
Los destellos generados son captados por aproximadamente 45.000 tubos fotomultiplicadores, dispuestos en la superficie interna de la esfera. Este conjunto de sensores constituye un sistema de alta precisión que permite determinar la energía, trayectoria y naturaleza de cada neutrino registrado.
Objetivos científicos y proyección cosmológica
El observatorio JUNO trasciende la mera proeza tecnológica. Según su portavoz, Wang Yifang, el proyecto se concibe como una herramienta clave para explorar los fundamentos de la materia y del universo. Entre sus principales metas destacan:
1. Jerarquía de masas de los neutrinos: determinar con exactitud cómo se ordenan las masas relativas de estas partículas, una incógnita central en física de partículas.
2. Evolución del universo primitivo: estudiar el papel de los neutrinos en la dinámica del cosmos en sus primeras etapas.
3. Conexiones entre física cuántica y cosmología: explorar cómo los neutrinos podrían aportar información sobre fenómenos aún inexplorados, como la materia oscura y los mecanismos que dieron origen a la estructura del universo observable.
La puesta en marcha de JUNO constituye un avance significativo en la investigación global sobre neutrinos, consolidando a China como un actor principal en la física experimental de frontera. Al mismo tiempo, ofrece a la comunidad científica una herramienta capaz de arrojar luz sobre algunos de los enigmas más profundos de la naturaleza: desde la jerarquía de masas subatómicas hasta el papel de los neutrinos en la evolución cósmica.
En última instancia, el estudio de estas partículas fantasmales no solo amplía el conocimiento sobre la física fundamental, sino que también contribuye a delinear la arquitectura del universo en sus niveles más elementales.
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