China lanza el detector más poderoso de 'partículas fantasma'

El detector esférico transparente más grande del mundo comenzó a operar en China, convirtiéndose en la primera instalación ultragrande dedicada a la investigación de neutrinos.

Tras completar el llenado de su detector de centelleo líquido de 20.000 toneladas, el Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO), en la provincia de Guangdong, al sur de China, comenzó a recopilar datos tras más de una década de preparación y construcción.

Según informa Xinhua, los datos iniciales obtenidos durante una prueba de funcionamiento mostraron que los indicadores clave de rendimiento cumplieron o superaron las expectativas de diseño. Este éxito posiciona a JUNO para abordar una de las principales preguntas de la física de partículas de esta década: la ordenación de las masas de los neutrinos.

"Completar el llenado del detector JUNO e iniciar la toma de datos marca un hito histórico. Por primera vez, hemos puesto en funcionamiento un detector de esta escala y precisión dedicado a los neutrinos. JUNO nos permitirá responder preguntas fundamentales sobre la naturaleza de la materia y el universo", declaró en un comunicado Wang Yifang, portavoz de JUNO e investigador del Instituto de Física de Altas Energías (IHEP) de la Academia China de Ciencias (CAS).

Dado que los neutrinos rara vez interactúan con la materia ordinaria, pueden atravesar fácilmente nuestros cuerpos, edificios o incluso la Tierra entera sin ser detectados, lo que les ha valido el apodo de "partículas fantasma". Debido a su naturaleza elusiva, los neutrinos son las partículas fundamentales menos comprendidas, por lo que se requieren detectores masivos para capturar sus trazas más tenues.

Al pasar por el detector, los neutrinos tienen una pequeña probabilidad de chocar con los núcleos de hidrógeno del líquido, lo que desencadena destellos extremadamente débiles, que pueden ser detectados por los tubos fotomultiplicadores (PMT) que los rodean y luego convertidos en señales eléctricas.

Ubicado a 700 metros bajo tierra cerca de Jiangmen, en la provincia de Guangdong, JUNO detecta antineutrinos producidos por las centrales nucleares de Taishan y Yangjiang, ambas a 53 kilómetros de distancia, y mide su espectro energético con una precisión récord. A diferencia de otros métodos, la determinación del ordenamiento de masas que realiza JUNO es independiente de los efectos de la materia en la Tierra y prácticamente libre de degeneraciones con otros parámetros de oscilación de neutrinos.

JUNO también permitirá estudios de vanguardia sobre neutrinos del Sol, supernovas, la atmósfera y la Tierra. Abrirá nuevas vías para explorar la física desconocida, incluyendo la búsqueda de neutrinos estériles y la desintegración de protones, según el IHEP.

Propuesto en 2008 y aprobado por la Academia China de Ciencias (CAS) y la provincia de Guangdong en 2013, JUNO comenzó su construcción subterránea en 2015. La instalación del detector comenzó en diciembre de 2021 y finalizó en diciembre de 2024, seguida del procedimiento de llenado con agua ultrapura y centelleador líquido.

En el corazón de JUNO se encuentra un detector de centelleo líquido con una masa sin precedentes de 20.000 toneladas, ubicado en el centro de una piscina de agua de 44 metros de profundidad. Una estructura de acero inoxidable de 41,1 metros de diámetro soporta la esfera acrílica de 35,4 metros de diámetro, el centelleador líquido, más de 45.000 fotones y muchos otros componentes clave, como cables, bobinas de blindaje magnético y deflectores de luz.

"Construir JUNO ha sido un proceso de desafíos extraordinarios. Exigió no solo nuevas ideas y tecnologías, sino también años de cuidadosa planificación, pruebas y perseverancia", declaró Ma Xiaoyan, ingeniera jefe de JUNO.

"Cumplir con los estrictos requisitos de pureza, estabilidad y seguridad requirió la dedicación de cientos de ingenieros y técnicos. Su trabajo en equipo e integridad han convertido un diseño audaz en un detector funcional, que ahora está listo para abrir una nueva ventana en el mundo de los neutrinos", añadió.

JUNO es operado por el IHEP y cuenta con la participación de más de 700 investigadores de 74 instituciones en 17 países y regiones, según el IHEP.

Según el IHEP, JUNO está diseñado para tener una vida útil científica de hasta 30 años. Puede convertirse en una instalación de investigación líder a nivel mundial que investiga la escala absoluta de masa de los neutrinos y comprueba si estos son partículas de Majorana (partículas idénticas a sus antipartículas). Abordará cuestiones fundamentales de la física de partículas, la astrofísica y la cosmología, moldeando profundamente nuestra comprensión del universo.