Jap¨®n construir¨¢ un observatorio para observar un fen¨®meno ¡°imposible¡±

Hace ya casi 40 a?os, Jap¨®n construy¨® un gran experimento subterr¨¢neo, a un kil¨®metro de profundidad, en la mina de Kamioka. Se buscaba la desintegraci¨®n de un prot¨®n, algo que la teor¨ªa que clasifica las part¨ªculas elementales del universo dice que es imposible. La materia de la que estamos hechos nosotros y el mundo que nos rodea es estable porque los protones, presentes en todos los ¨¢tomos, lo son. Sin embargo, algunas de las teor¨ªas que quieren mejorar el modelo actual de f¨ªsica de part¨ªculas para unificar todas las fuerzas del universo, una tarea que obsesion¨® a Einstein, dicen que hace mucho tiempo los protones se pod¨ªan desintegrar.

Para observar aquel fen¨®meno era necesario introducir un mont¨®n de protones en un entorno en el que poder vigilarlos. Un prot¨®n tiene una vida media de al menos 10³⁴ a?os, as¨ª que observar su desintegraci¨®n ser¨ªa, si es que existe, un suceso raro. Una forma asequible de reunir una cantidad de part¨ªculas que incrementase las probabilidades de ¨¦xito era construir un gran tanque de agua que, como el resto de la materia, est¨¢ compuesta por protones. A su alrededor, colocaron numerosos detectores de luz para capturar el rastro de la hipot¨¦tica desintegraci¨®n.

Detectar aquella desintegraci¨®n habr¨ªa sido como viajar al amanecer del cosmos, cuando a¨²n estaba extremadamente caliente, y ser¨ªa la prueba de que a energ¨ªas muy elevadas las tres fuerzas fundamentales que hoy conocemos, la nuclear d¨¦bil, que explica la radiactividad, la nuclear fuerte que mantiene unidos los ¨¢tomos y la electromagn¨¦tica, ser¨ªan una sola. Sin embargo, el proyecto, bautizado como Kamiokande, no consigui¨® ese objetivo. Por el camino, los cient¨ªficos japoneses descubrieron el potencial de aquel observatorio para estudiar los neutrinos y Masatoshi Koshiba, director de los experimentos en Kamioka, recibi¨® el Nobel de F¨ªsica en 2002 por el descubrimiento, en 1987, de los primeros neutrinos c¨®smicos.

Hace unos d¨ªas, la revista Nature publicaba que, seg¨²n cient¨ªficos que participan en el proyecto, Jap¨®n va a lanzarse de nuevo al reto que no pudo completar en los ochenta. El Gobierno tiene previsto aprobar m¨¢s de 600 millones de euros de inversi¨®n para construir Hyper-Kamiokande, el mayor detector de neutrinos del mundo. Su tanque con forma de tambor, de 71 metros de alto por 68 de ancho, tendr¨¢ capacidad para 260.000 toneladas de agua extremadamente pura. Kamiokande ten¨ªa capacidad para 3.000. Adem¨¢s de buscar la desintegraci¨®n del prot¨®n, las dimensiones del nuevo observatorio permitir¨¢n detectar grandes cantidades de neutrinos procedentes del Sol, de rayos c¨®smicos o de supernovas, y tambi¨¦n de un acelerador de part¨ªculas que los produce artificialmente para analizar sus caracter¨ªsticas.

Una forma asequible de reunir una cantidad de part¨ªculas que incrementase las probabilidades de ¨¦xito era construir un gran tanque de agua que, como el resto de la materia, est¨¢ compuesta por protones. A su alrededor, colocaron numerosos detectores de luz para capturar el rastro de la hipot¨¦tica desintegraci¨®n

¡°El proyecto tiene un potencial, posiblemente, mayor que el de los grandes aceleradores actuales¡±, apunta Luis Labarga, profesor de la Universidad Aut¨®noma de Madrid y coordinador de la participaci¨®n espa?ola en el proyecto y que ya ha colaborado con Super Kamiokande, el anterior gran observatorio de neutrinos japon¨¦s. A partir de ahora, como en otros grandes proyectos cient¨ªficos, se buscar¨¢ cooperaci¨®n internacional y Labarga considera interesante para Espa?a involucrarse en el proyecto. Takaaki Kajita, premio Nobel de f¨ªsica por el estudio de los neutrinos con Super Kamiokande y l¨ªder de Hyper Kamiokande, ya ha tenido reuniones con representantes pol¨ªticos espa?oles y tanto la Universidad Aut¨®noma de Madrid como el Laboratorio Subterr¨¢neo de Canfranc (LSC) tienen contactos estrechos con los cient¨ªficos japoneses. ¡°No hay nada oficial, pero hay inter¨¦s mutuo y ser¨ªa importante nuestra participaci¨®n en la construcci¨®n de los experimentos, que hacemos los propios cient¨ªficos y en los que es relevante la participaci¨®n de empresas privadas espa?olas, que tienen capacidad para hacerlo¡±, a?ade.

Juan Jos¨¦ G¨®mez Cadenas, director del experimento NEXT en el LSC, cuyo objetivo es demostrar que el neutrino es su propia antipart¨ªcula, considera que la aprobaci¨®n del presupuesto para Hyper Kamiokande ¡°es una noticia excelente desde el punto de vista cient¨ªfico, no solo para los japoneses¡±. La informaci¨®n que obtenga el nuevo observatorio puede complementar la conseguida con NEXT. La teor¨ªa prev¨¦ que en el universo primitivo la cantidad de materia era id¨¦ntica a la de antimateria, pero algo sucedi¨® poco despu¨¦s del Big Bang que inclin¨® la balanza a favor de la materia. El estudio de los neutrinos en Canfranc y en el observatorio nip¨®n ayudar¨¢ a explicar por qu¨¦ hay materia y, en ¨²ltimo t¨¦rmino, por qu¨¦ existe el universo que conocemos e incluso los seres humanos.