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Científicos buscan construir un observatorio del “universo invisible” en valle del Colca

Se pretende investigar neutrinos tauónicos de fuentes extragalácticas y ya se cuenta con una simulación.

Si en un día despejado alzas la mirada al cielo podrás ver algunas estrellas por su brillo, pero son los neutrinos los que permiten que la ciencia explore lo más lejano del universo. Estos mensajeros cósmicos son muy difíciles de detectar porque no tienen luz, pero un equipo de científicos -entre ellos, el físico peruano Carlos Argüelles- busca construir un centro de observación de neutrinos en el Valle del Colca, en Arequipa, lo que permitirá resolver nuevos misterios sobre el origen de nuestro universo.
¿Cómo se estudian partículas del “universo invisible”? Los misteriosos neutrinos son lo segundo que más abunda en el cosmos, pero – al carecer de carga eléctrica- pasan desapercibidos escondiendo múltiples secretos. Estas partículas viajan mucho más por lo que pueden ver el “corazón” de los objetos más lejanos, como el centro del sol; pero también podrían convertirse en un mensajero a la materia oscura, de la cual conocemos muy poco.

Los neutrinos son estudiados por la comunidad científica en sus tres tipos (electrón, muón y tauón), pero este último es del cual menos se ha investigado, apenas son decenas los detectados. Para ello, el proyecto TAMBO (Tai Air-Shower Mountain-Based Observatory por sus siglas en inglés) pretende que el profundo Cañón del Colca se convierta en un centro de observación de estas partículas.

“Los neutrinos tauónicos son los menos estudiados… Vienen de los objetos más brillantes y energéticos del universo como agujeros negros. La mayoría son extragalácticos y nos permiten entender cómo esos objetos tan lejanos funcionan. La idea de TAMBO es ver centenas de estos neutrinos. Pensamos ver en el orden de quincenas, en tres años; y operar este observatorio por múltiples años”, aseguró a la agencia Andina el doctor Carlos Argüelles, ganador del premio Young Scientist Prize in Astroparticle Physics 2021.

Y es que -para el equipo de Argüelles- el Valle del Colca, en el Perú, es el único lugar que cumple con los requisitos indispensables para cumplir esta misión.

En los últimos años, el joven físico viene investigando lugares con una geometría tipo V y solo hay tres lugares en el mundo (Estados Unidos, China y Perú) con ese nivel de profundidad. Pero es nuestro valle el elegido porque, al ubicarnos en el sur del planeta, puede apuntarse al centro de la galaxia. Esto abre un nuevo panorama para la investigación científica.

Los investigadores ya han realizado las simulaciones necesarias para concretar su propuesta. Incluso se han ejecutado expediciones en Arequipa para definir el área que refleje la geometría en V necesaria para el desarrollo del ambicioso proyecto científico.

Y fue cerca de la ciudad de Chivay que encontraron la formación que buscaban, en el distrito de Cabanaconde. No solo tiene una forma de V, también una extensión de 2 km y una profundidad de 2-3 km. Al estar cerca de una zona poblada, también se cuenta con electricidad.

El futuro observatorio de neutrinos

El investigador y docente de la Universidad de Harvard aseguró que el detector de neutrinos va a estar compuesto por al menos 20 mil sensores de un metro cuadrado cada uno. Además, se están analizando dos tipos de sensores: tanques de agua o centelladores plásticos que generan la luz necesaria para ser detectada.

“Tenemos la simulación. Falta decidir cuántos tanques o plásticos usaremos y también hemos conseguido financiamiento”, dijo el doctor Argüelles.

Se estima que, con los materiales donados, sus alumnos de Harvard podrán trabajar los prototipos en los próximos meses para que, entre julio y agosto de 2023, sean enviados a su aliado, la Pontificia Universidad Católica del Perú (PUCP), para los estudios previos antes de su instalación en las montañas.

Pero, ¿cómo operaría este observatorio? De acuerdo con la simulación, el neutrino golpearía la roca y terminaría produciendo un tauón. Al ser una partícula inestable, luego decae y produce una cascada de partículas. “La idea es detectarlo con una serie de sensores al otro lado de la montaña. Lo que estamos buscando esencialmente es que salga luz de la roca, que normalmente no pasaría nunca. A eso le llamamos luz que atraviesa la roca. Es radiación que aparecería en la roca”, explicó.

Los primeros resultados podrían ser visibles en los tres años posteriores. “No estamos haciendo ciencia de frontera. Este es el límite y la idea es ir avanzando. No es simplemente hacer comentarios de lo que se sabe, sino hacer pasos significativos, y ser líderes en el mundo en esta área”, afirmó.

A medida que se instale la tecnología, se planea aplicar a nuevo financiamiento para llegar prontamente a los 100 sensores. Incluso se podrían formar alianzas para que se construyan en los laboratorios de las universidades del país.

Como se necesitan miles de sensores, se espera sumar a otras instituciones y centros de investigación locales, incluyendo las universidades.

Del “universo invisible” al visible

Esta iniciativa, que fue expuesta en el marco del programa de investigación Ciencias del geoespacio y astronomía del Instituto Geofísico del Perú (IGP), se complementa con otro proyecto que apunta a construir el primer observatorio de rayos gamma en el hemisferio sur del planeta.

Al respecto, Argüelles refirió que el observatorio de rayos gamma apunta al “universo visible”, mientras que, con el detector de neutrinos, se podrá conocer el “universo invisible”, lo que nos permitirá tener nuevos ojos sobre el origen del universo.

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