El laboratorio subterr¨¢neo de Canfranc

El campo de la f¨ªsica desarrollada en laboratorios subterr¨¢neos apenas exist¨ªa hace unos 20 a?os. Tiene como objetivo la comprensi¨®n de procesos f¨ªsicos de enorme inter¨¦s, pero demasiado d¨¦biles para poder ser detectados en la superficie terrestre, debido al enorme fondo de rayos c¨®smicos al que estar¨ªan expuestos. Los laboratorios subterr¨¢neos proporcionan un entorno donde hay una enorme atenuaci¨®n de dicho fondo. A unos mil metros bajo la superficie, s¨®lo una entre un mill¨®n de las part¨ªculas que se producen en las altas capas de la atm¨®sfera debido a la radiaci¨®n c¨®smica alcanza esa profundidad. El poner tierra por medio es, pues, otro modo de mirar al cielo, seleccionando s¨®lo aquella radiaci¨®n que interacciona muy d¨¦bilmente con la materia. ?Por qu¨¦ es ¨¦sta precisamente la m¨¢s interesante? Porque proviene directamente de la fuente que la origin¨®, sin estar expuesta a perturbaciones en su trayecto hacia nuestro planeta.

En los ¨²ltimos a?os, el campo de la f¨ªsica subterr¨¢nea ha producido descubrimientos de gran impacto cient¨ªfico y actualmente se halla, probablemente, en el umbral de conseguir avances importantes en ¨¢reas tan diversas como la f¨ªsica de part¨ªculas elementales, la f¨ªsica nuclear, la astrof¨ªsica, la cosmolog¨ªa, la gravitaci¨®n o la geof¨ªsica. La confluencia de estudios te¨®ricos y m¨¦todos experimentales provenientes de la f¨ªsica de part¨ªculas y la astrof¨ªsica ha conducido al nacimiento de una nueva f¨ªsica de astropart¨ªculas, cuyo objetivo es estudiar la interrelaci¨®n entre el cosmos y las interacciones fundamentales. En muchos casos, esa sonda del cosmos s¨®lo es posible realizarla en las condiciones proporcionadas por los laboratorios subterr¨¢neos. Entre los temas de los que se ocupa la f¨ªsica subterr¨¢nea destacan los neutrinos y la materia oscura.

Los neutrinos son unas part¨ªculas fascinantes: despu¨¦s de 50 a?os de estudios creemos conocer en detalle cu¨¢les son sus interacciones -extraordinariamente d¨¦biles- con la materia, pero sus propiedades intr¨ªnsecas, como su masa, su naturaleza (?son iguales a sus antipart¨ªculas?), su conversi¨®n de los de un tipo a otro tipo (?es esta conversi¨®n igual para la materia como para la antimateria?) son a¨²n en gran parte completamente desconocidas. Su origen puede ser solar, atmosf¨¦rico, explosiones de supernovas o, incluso, provenientes del centro de la tierra.

Un 25% del contenido total de materia-energ¨ªa en el Universo es en forma de materia oscura, que de momento s¨®lo se ha manifestado por sus interacciones gravitatorias, de un tipo diferente de la materia conocida de la que est¨¢ hecho el Universo y nosotros mismos. Los f¨ªsicos pretenden detectar y conocer en qu¨¦ consiste la materia oscura mediante experimentos ubicados en los laboratorios subterr¨¢neos. De nuevo, porque la interacci¨®n de las part¨ªculas de materia oscura con la materia ordinaria de nuestros detectores es muy d¨¦bil.

El Laboratorio Subterr¨¢neo de Canfranc (LSC) es una gran instalaci¨®n cient¨ªfica espa?ola para la colaboraci¨®n internacional en este campo. La visi¨®n del malogrado profesor ?ngel Morales hace casi 20 a?os, utilizando unos peque?os emplazamientos en el abandonado t¨²nel del ferrocarril, fue precursora de la realidad actual. El nuevo LSC, recientemente inaugurado, dispone de dos salas complementarias para distintos tipos de experimentos, una zona de conexi¨®n con instalaciones propias de un gran laboratorio y una organizaci¨®n que hacen que est¨¦ llamado a ser uno de los laboratorios de referencia en el concierto mundial.

Ya est¨¢ claro, de las expresiones de inter¨¦s formuladas a la comisi¨®n cient¨ªfica gestora del Laboratorio, que el LSC ser¨¢ centro de referencia en detectores para materia oscura; adem¨¢s de los interesantes experimentos en marcha llevados a cabo por el grupo de Zaragoza, van a instalarse en Canfranc dos colaboraciones internacionales con detectores de l¨ªquidos nobles (xen¨®n y arg¨®n), con participaci¨®n de varios grupos espa?oles. Adem¨¢s de ello, el nuevo laboratorio albergar¨¢ un experimento para determinar la naturaleza y masa efectiva de los neutrinos conducido por una colaboraci¨®n internacional en la que participan dos grupos de Valencia, uno de Barcelona y uno de Zaragoza. ?ste ser¨¢ uno de los tres experimentos en esta l¨ªnea m¨¢s importantes mundialmente (los otros dos instalados en el Laboratorio de Gran Sasso, en Italia) y tendr¨¢ unas caracter¨ªsticas propias que lo har¨¢n de referencia para dilucidar el mecanismo y el origen del proceso.

Es seguro que en los pr¨®ximos a?os habr¨¢ una gran demanda de espacio experimental subterr¨¢neo ante el espectacular avance del campo de la f¨ªsica de astropart¨ªculas. La decisi¨®n de proceder a la ampliaci¨®n del Laboratorio Subterr¨¢neo de Canfranc no puede llegar, pues, en mejor momento. Canfranc posee adem¨¢s una facilidad de acceso y ampliaci¨®n envidiables por sus caracter¨ªsticas geol¨®gicas. Canfranc constituye, en definitiva, un laboratorio subterr¨¢neo llamado a convertirse en una instalaci¨®n de primer orden, capaz de jugar un papel destacado en los avances en la f¨ªsica subterr¨¢nea. Una instalaci¨®n que permitir¨¢ situar a nuestro pa¨ªs en un puesto destacado en este campo.

Dom¨¨nec Espriu es Catedr¨¢tico de F¨ªsica Te¨®rica de la Universitat de Barcelona y Gestor del Programa Nacional de F¨ªsica de Part¨ªculas. Jos¨¦ Bernabeu es Catedr¨¢tico de F¨ªsica Te¨®rica de la Universitat de Valencia y Presidente de la Comisi¨®n Cient¨ªfica Gestora del LSC.