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

19 marzo 2017 at 11:54 am Deja un comentario

Científicos del Gran Sasso utilizan material extraído de las minas de Cartagena hallado en un pecio romano cerca de la isla de Cerdeña

Estructura de cobre del laboratorio de Física que protege el plomo milenario – Yury Suvorov / LNGS-INFN

Fuente: ÁNGEL GÓMEZ FUENTES  |  ABC
19 de marzo de 2017

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.

El pecio romano con el plomo fue hallado por un submarinista en 1988 en la costa de Cerdeña – ABC

Para los físicos, la nave romana cargada con 2.000 lingotes de plomo, procedente del puerto de Carthago Nova (Cartagena) hundida en un naufragio entre el 80 y 50 antes de Cristo, constituyó un auténtico tesoro. La descubrió casualmente en 1989 un buzo aficionado, Antonello Azori, apasionado del mar y conocedor de las aguas de la isla de Cerdeña, a lo largo de la costa de Oristán, a unos 30 metros de profundidad. Se ha tratado de uno de los descubrimientos submarinos más significativos de los últimos decenios. La nave, de 36 metros por 12, transportaba además de los lingotes de plomo ánforas de diverso tipo y objetos de uso cotidiano. En época romana, el plomo representaba un mercado riquísimo por sus múltiples usos: tuberías para el agua como las utilizadas en Pompeya, urnas cinerarias, monedas, armamento para las legiones romanas… También se utilizaba en la construcción para sostener unidos bloques de piedra. Cada lingote pesaba 33 kilos, que corresponden a las 100 libras romanas, el peso máximo transportable por ley de un esclavo. Doscientos setenta de los lingotes de la nave romana ya han sido trasladados al Laboratorio Nacional Gran Sasso, un importante centro que aglutina a físicos de todo el mundo.

Proyecto CUORE

Así, pues, para proyectarnos en el futuro de la física, se echa mano del pasado en este experimento, con alma antigua española, denominado CUORE. «El experimento trata de descubrir un proceso llamado “doble desintegración beta sin emisión de neutrinos”, fundamental para comprender la naturaleza de la materia y aspectos de la evolución del universo. Este fenómeno, actualmente rarísimo, tan raro que nunca ha sido observado, podría haber sido frecuente al inicio del universo, inmediatamente después del Big Bang, y haber determinado el predominio de la materia sobre la antimateria», nos dice Antonio D’Addabbo.

Una investigadora trabajando sobre una de las estructuras a temperatura intermedia del criostato de CUORE, que cuenta con metro cúbico más frío del universo, cercana al cero absoluto, todo un récord. – Yury Suvorov / LNGS-INFN

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.

 

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