Partículas fundamentales difíciles de analizar

Se suma México al estudio de neutrinos

Éric Vázquez, del Instituto de Física, diseña y construye un experimento para detectar su presencia

Foto: cortesía Éric Vázquez.

Con una innovadora iniciativa encabezada por Éric Vázquez Jáuregui, del Instituto de Física (IF), México se sumará a los estudios de neutrinos cercanos a reactores nucleares gracias al apoyo de la Fundación Marcos Moshinsky.

Entre las partículas fundamentales más interesantes y difíciles de estudiar se encuentran los neutrinos, que son muy pequeños, se mueven casi a la velocidad de la luz y no interactúan prácticamente con nada en el universo.

Expertos de países como Canadá, Estados Unidos, Japón o Italia los han analizado y esto ha permitido explicar, por ejemplo, el mecanismo interno del Sol, pero en nuestro país no existe, hasta hoy, un experimento dedicado a observarlos y medirlos. “Será la primera vez que se desarrollará un proyecto en México con el objetivo de detectarlos y medirlos”, comentó el investigador de la Universidad Nacional.

Propuestos por el físico teórico austriaco Wolfgang Pauli en 1930, los neutrinos son partículas esenciales, producidos en reacciones nucleares. La mayor fuente que se conoce de éstos es el Sol, pero también se originan en supernovas, el interior de la Tierra, reactores nucleares e inclusive el cuerpo humano.

Partículas enigmáticas

Aun cuando son muy abundantes, los neutrinos interactúan poco con la materia por lo que, para detectarlos cerca de un reactor se requieren equipos especiales que distingan ruidos de fondo producidos por rayos cósmicos, isótopos radiactivos, neutrones y rayos gama generados por el reactor nuclear, agregó.

Recordó que el Premio Nobel de física 2015 a Arthur B. McDonald y a Takaaki Kajita reconoció justamente su labor al detectar los neutrinos del Sol con experimentos en Canadá y Japón.

“Los neutrinos están por todos lados, de hecho, son las partículas más abundantes del universo, después de los fotones (luz). Entonces, su estudio nos ha dicho mucho sobre cómo es el cosmos; pero también nosotros producimos neutrinos a través de aceleradores de partículas y los reactores nucleares”, explicó.

Tras enfatizar que debido a su abundancia y características, estas partículas son inofensivas para el hombre y la vida en general, Vázquez Jáuregui precisó que la mejor forma de examinarlos es la creación de detectores especializados que permitan observarlos y conocer sus características.

El miembro del departamento de Física Nuclear y Aplicaciones de la Radiación en el IF diseña y construye actualmente un experimento con centellador líquido para detectar su presencia, el cual será colocado a unos metros del reactor nuclear que maneja el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), del gobierno federal, en el Estado de México.

La primera parte del proyecto, que inició a finales de 2019, es el diseño del equipo con el sistema de adquisición de datos y el estudio de ruidos de fondo por medio de simulaciones para caracterizar, remover y discriminar entre los neutrinos y otras fuentes de radiación.

Asimismo, se han realizado análisis para determinar el alcance de dicho detector y su sensibilidad a los neutrinos del reactor conjunto con el grupo de investigación de Física teórica de Eduardo Peinado, también del IF.

Ahora, con el apoyo recibido por la Fundación Marcos Moshinsky se comprarán algunos de los materiales para su construcción y se contratará a un investigador posdoctoral. Aparte, se verán las técnicas de bajo ruido de fondo por medio de espectroscopía gama y alfa, necesarias para alcanzar la sensibilidad para detectar neutrinos.

Hacia 2021 se finalizará la construcción y calibración e instalará el equipo que consistirá en un “contenedor de acrílico que llenamos con un fluido (similar a un aceite transparente) que tiene la característica que al interactuar con partículas ionizantes emite luz. Alrededor de esta caja de acrílico colocamos fotomultiplicadores de silicio para observar la luz que emiten las interacciones de los neutrinos con el centellador”.

Los equipos que serán construidos en el Laboratorio de Instrumentación para detectores de Neutrinos y Materia Oscura serán dos o tres módulos similares a cajas, de 60 por 60 por 30 centímetros cada una, que contendrán unos 100 litros de fluido en total.

Debido a las condiciones del reactor del ININ este trabajo permitiría, además de analizar por primera vez los neutrinos en México, explorar las condiciones para un futuro detector que a su vez posibilitaría estudiar oscilaciones de neutrinos y búsqueda de nueva física. Ya se colabora con Estados Unidos y Canadá para la construcción de ese detector que utilizará argón líquido en una cámara de burbujas, un material mucho más sensible para la localización de neutrinos.

También podría gustarte