Se inauguró en el Laboratorio Argentino de Mediciones de Bajo umbral de Detección y sus Aplicaciones que permitirá avanzar también en la física de otras partículas muy elusivas, los neutrinos

Buenos Aires-(Nomyc)-Al observar el cielo, los cúmulos de galaxias que nos dejan boquiabiertos ante las imágenes capturadas por el telescopio espacial Hubble son solo el 4 por ciento del universo, mientras que el 96 por ciento de la materia y la energía restantes sean invisibles no solo para nuestros ojos, sino también para los más poderosos detectores con que cuentan los investigadores. 

Al parecer, la mayor parte del universo está llena de “algo” que astrónomos y astrofísicos no pueden explicar, partículas diferentes de las que tan bien describe el modelo estándar de la física.

Javier Tiffenberg, un joven físico argentino formado en la Universidad de Buenos Aires, que trabaja en el Fermilab, en Chicago, investiga junto a Darío Rodrígues Ferreira Maltez qué es esta entidad presente en los más remotos confines del universo y de cuya existencia se teoriza a partir del movimiento de galaxias y de cúmulos de galaxias y aunque todavía no se puede decir qué es, “Incluso se pudieron desarrollar simulaciones y trazar un mapa de dónde está distribuida en el universo”, contaba hace un par de años, durante una visita a la Argentina.

“Ahora, con el nuevo laboratorio experimental en la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA, el Laboratorio Argentino de Mediciones de Bajo Umbral de Detección y sus Aplicaciones (Lambda), se investigará en las fronteras del conocimiento sobre materia oscura y otros temas que suscitan enorme interés en la física actual, como la detección de neutrinos” explica Ferreira Maltez.

Tiffenberg, doctorado en Exactas, recibió en 2020 el premio New Horizons, que entrega la Fundación Breaktrough, por haber ideado un sensor, el Skipper-charged coupled device (CCD) o dispositivo de carga aplicada, capaz de detectar partículas elementales con una altísima resolución, lo que hace posible por primera vez el registro y la medición de la unidad mínima de energía, y que también tiene aplicaciones en óptica cuántica y astronomía.

“La colaboración entre el Departamento de Física y Fermilab existe hace bastante tiempo, Javier tiene en el Fermilab un grupo también compuesto por varios argentinos que logró hacer funcionar el Skipper-CCD, que será central en nuestro laboratorio y todo lo que hacemos y haremos girará alrededor de este detector, que es la tecnología de vanguardia que nos permite buscar materia oscura, hacer física de neutrinos, óptica cuántica y trabajar en varias preguntas abiertas que tienen aspectos en común” .

El equipo es parecido a los sensores convencionales que se encuentran en las cámaras fotográficas de muy alta calidad o en telescopios, pero con una particularidad: es capaz de contar electrones de a uno.

“Las diferentes interacciones con la materia oscura, si existiera, pueden ‘ionizar’, eso significa arrancarle un electrón a un átomo. Después, uno los puede atrapar” detalla el físico que agrega que “si hay uno, dos, 8000 o 1001, el equipo es capaz de decir cuántos quedaron en el detector”.

“Con el ´Skipper´ pasa un poco eso –cuenta Rodrigues– ya que cuando se busca materia oscura, se necesita [un equipo] ultra sensible, porque de existir, su interacción con la materia convencional, la que nos forma a nosotros, es muy, pero muy débil. Si no, la hubiéramos visto hace rato”.

La pesquisa de estas partículas inasibles lleva varios años. Los primeros en postular que debía haber “algo” allí afuera que no estábamos viendo, a principios de la década de 1930, fueron el astrónomo holandés Jan Oort, pionero de la radioastronomía, pero más conocido por la nube de cometas que lleva su nombre, y por su colega suizo de origen húngaro, Fritz Zwicky.

Desde entonces, se realizaron gran cantidad de experimentos y se avanzó mucho; por lo menos, «tachando» candidatos por lo que Rodrígues explica “no sabemos qué es, pero sí que tiene que interactuar gravitatoriamente y cuando uno busca algo que no encuentra, eso también significa mucho, porque puede decir llegué hasta acá y hasta acá y sé que no está y entonces, se van restringiendo posibilidades”.

Sensei, el experimento para buscar materia oscura y uno de cuyos líderes es Tiffenberg, se encuentra en la vanguardia en ese campo precisamente porque tiene el mejor “límite de exclusión” para un cierto rango de energía. 

“Si existe, la estamos acorralando, su probabilidad de interactuar con la materia conocida tiene que ser muy, pero muy bajita –destaca Rodrigues, que también forma parte de la colaboración y agrega “si con la sensibilidad que tenemos hoy no la vimos, es porque su interacción es incluso más débil de lo que se pensaba”.

Pero el objeto del nuevo Laboratorio Lambda no es solo la “cacería” de este extraño personaje de la novela cósmica, sino que por primera vez en el mundo, hace seis meses, los científicos instalaron un Skipper-CCD dentro de la central nuclear de Atucha, a tan solo 12 metros del núcleo del reactor, dispositivos que son la mayor fuente de neutrinos que hay en la Tierra.

“En el fondo, es una cámara de fotos, pero registra imágenes de las partículas elementales que nos interesan” –comenta Rodrigues.

Además del detector instalado en Atucha, hay otro en el Laboratorio Lambda, en el segundo piso del Pabellón I de Ciudad Universitaria, otro en Bariloche, donde hay otro grupo de científicos que trabajan en colaboración con el Fermilab, y otro en Bahía Blanca. 

“Hay muchos argentinos trabajando en Fermilab y hay mucho intercambio de estudiantes, tesistas de licenciatura, doctorandos que van a finalizar su formación y vuelven con la experticia para manejar estos sensores” –subraya Rodrigues.

“La participación local en la existencia de esta tecnología es importante, ya sea desde el país o por argentinos ya radicados en los Estados Unidos y desde el laboratorio, intervenimos de dos maneras: hacemos análisis de datos e investigamos su funcionamiento, aunque es tan nueva, ya que hace cinco años no existía, porque el primer paper de Javier es de 2017, que hay muchísimo por hacer para mejorarla y extender sus capacidades”.

“Esto es un sueño hecho realidad”, confesó Tiffenberg, durante la inauguración.

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