Plomo español de hace 2.000 años para descubrir los secretos del Universo

Jamás los españoles que trabajaron hace 2.000 años en la Sierra Minera de Cartagena-La Unión imaginaron que el plomo que extraían iba a convertirse hoy en material precioso a la caza de neutrinos, con vistas a descubrir la naturaleza más íntima de la materia y comprender su comportamiento en similares condiciones a las de los primeros instantes de vida del Universo. Para desvelar el secreto de los neutrinos que los físicos persiguen desde decenios, se echa mano también de la historia y de la arqueología. Ese plomo, descubierto en una antigua nave romana que naufragó en aguas de Cerdeña, ayudará a desvelar algunos de los misterios del universo.

Tan precioso como el oro

El experimento se realiza en el laboratorio subterráneo más grande del mundo, el de Gran Sasso, el pico más alto de la cordillera de los Apeninos, en el centro de Italia, bajo 1.400 metros de roca.

«El plomo moderno está constituido con 210 PB, un isótopo radiactivo que necesita una media de 22 años para reducirse a la mitad su radioactividad. Es decir, cualquier plomo extraído en los últimos decenios tendría radiactividad. Esta ya ha desaparecido en el plomo de hace dos mil años conservado bajo el mar, que para nosotros es precioso como el oro», manifiesta a ABC el físico Antonio D’Addabbo, que participa en este experimento extraordinario para verificar un fenómeno de la física de los neutrinos jamás observado hasta ahora y que, si constituye un éxito, se asegura que sería digno de un premio Nobel.

La función del plomo originario de las minas de Cartagena sirve para proteger y aislar completamente el observatorio del experimento: «Son varios los blindajes. En primer lugar, está la montaña que es protectora natural para reducir muchos de los rayos cósmicos, que son las partículas de energía muy alta producidas en su mayor parte por nuestra estrella, el sol. Por ejemplo, la palma de la mano es atravesada por un rayo cósmico cada segundo, más o menos. Solo algunas partículas logran atravesar la roca y llegar a la zona de nuestro experimento. Para evitarlo, CUORE está protegido por otros dos escudos de plomo colocados al interno del criostato –el recipiente que permite mantener las temperaturas muy bajas-, el más grande jamás construido . Uno de los escudos está formado por el plomo procedente de la nave romana, que para nosotros es precioso como el oro», afirma Antonio D’ Addabbo.

Entre las cosas que sorprenden del experimento CUORE está la temperatura. El detector, gracias a refrigeradores mecánicos y a la dilución de helio, trabaja a 10 milliKelvin, cerca del cero absoluto (-273.15º centígrados). «El núcleo de CUORE es el metro cúbico mas frío del mundo. La infraestructura de tipo criogénico que hemos realizado no tiene precedentes, es un enorme, gigantesco frigorífico. El experimento CUORE ha probado que es posible construir una máquina así y hacerla funcionar, algo en lo que esperaban los cinéticos para hacer otros experimentos», explica Antonio D’Addabbo.

Además de intentar descubrir el proceso llamado «doble desintegración beta sin emisión de neutrinos», el proyecto buscará también huellas de materia oscura y estudiará algunas desintegraciones raras. En particular, se estudiarán los neutrinos, las partículas que impregnan el universo, producidas en grandes cantidades en las estrellas. Las que proceden del sol atraviesan continuamente la Tierra: Al segundo, cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo es atravesado, sin que nos demos cuenta, por 60.000 millones de neutrinos, que viajan a una velocidad próxima a la de la luz.

El misterio de los neutrinos

Se espera que CUORE pueda dar respuesta a un interrogante que nos explica el físico Antonio D’ Addabbo: «Se trata de comprobar si el neutrino es una partícula de Majorana –mítico físico siciliano (1906-1938)-, según el cual el neutrino y el antineutrino eran dos manifestaciones de la misma partícula, como las dos caras de una misma moneda; es decir, el neutrino es al mismo tiempo materia y antimateria y la transición entre materia y antimateria resultaría posible».

Así, pues, se trata de arrojar luz de forma experimental sobre si el neutrino es su propia antipartícula o no, lo que constituye uno de los granes interrogantes de la física de las partículas y que se lleva estudiando 75 años. La investigación se intenta adentrar en el origen del universo, según nos aclara Antonio D’ Addabbo: «Llegar a decir que el neutrino y el antineutrino son la misma partícula, que no hay diferencia entre la partícula de materia neutrino y la partícula de antimateria antineutrino querría decir que no hay distinción entre materia y antimateria, que es la misma cosa. Esto tendrá consecuencias muy importantes para explicar los posibles mecanismos que en el origen del universo han conducido a la generación de la asimetría entre materia y antimateria».

Experimento de Nobel

Se explica así el gran interés que en la comunidad científica ha suscitado el experimento CUORE, en el que se trabajará durante cinco años, con la colaboración internacional de 157 científicos de diversos países, procedentes de 30 instituciones, con participación también de España.

En definitiva, se trata de un experimento revolucionario. Y los científicos no tienen duda: Si llega a buen puerto, sería una investigación de premio Nobel. Se iría más lejos del famoso dicho de que somos polvo de estrellas, al confirmarse que nuestros antepasados, nuestro punto de partida son los neutrinos. Por ellos estaríamos aquí.