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21 abril, 2021
Arturo Moncada
Ciencia

NUEVO LABORATORIO INTERNACIONAL DE LOS DOS INFINITOS

“La física tiene todavía mucho por hacer y existen fantásticos enigmas por resolver”.

Sin duda hoy la ciencia registra avances extraordinarios que permiten a la investigación asomarse abiertamente a un área de la Física conocida como los dos infinitos: lo infinitamente grande y lo infinitamente pequeño.

Gracias a grandes telescopios se puede estudiar la inmensidad del Universo. Y gracias a potentes microscopios y aceleradores de partículas se pueden alcanzar las simas de lo infinitesimal y escrutar la estructura íntima de la materia.

Ejemplos de ello son el macrocosmos, donde se constata cómo nuestro Sol no es más que una estrella como otras miles de millones en nuestra galaxia y cómo la Vía Láctea no es más que una entre cientos de miles de millones de galaxias que pueblan el Universo conocido.

Y por otra parte la Física actual también ofrece una descripción sumamente detallada de los componentes elementales de la naturaleza.

El doctor James Gillies, físico de partículas y científico del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), explica que la materia ordinaria está hecha de átomos, entidades complejas constituidas por pequeños núcleos rodeados por electrones. Pero si bien los electrones son indivisibles, agrega, “los núcleos atómicos están compuestos por protones y neutrones que a su vez están formados por otras partículas aún menores”.

Puntualiza que en la física de partículas “se trabaja sobre objetos tan pequeños que no están al alcance del microscopio más potente. Y las partículas que actualmente se estudian son aún más pequeñas”.

Para el físico francés François Vanucci los avances son espectaculares, pero la Física tiene todavía mucho por hacer y existen fantásticos enigmas por resolver que necesitan la aproximación de los dos infinitos.

ILANCE

Con miras a profundizar simultáneamente en el conocimiento de los dos extremos del Universo y desarrollar nuevas áreas de investigación, a principios de abril se presentó en Japón el primer laboratorio internacional de investigación para profundizar simultáneamente en la física de lo infinitamente grande y de lo infinitamente pequeño.

La nueva institución científica, creada en colaboración entre Francia y Japón, se bautizó como Laboratorio Internacional de Experimentos de Astrofísica, Neutrinos y Cosmología (ILANCE), el primero de su género en todo el mundo.

Su creación responde a una necesidad imperiosa para el desarrollo del conocimiento científico en un campo tan estratégico como el conocimiento de la materia y la energía.

Para el desarrollo de esta investigación fundamental los esfuerzos de ILANCE se centrarán en cinco disciplinas estratégicas para la física de los dos infinitos.

Neutrinos Estas partículas elementales de masa muy pequeña, similar a un electrón, pueden tener la clave de la anomalía detectada por XENON1T, el detector más sensible del mundo para la búsqueda directa de materia oscura. Esa anomalía podría alterar el llamado modelo estándar. La colaboración franco-japonesa en este campo se centrará en una búsqueda sin precedente del fondo de neutrinos difusos de supernova (DSNB): se trata de una población teórica de neutrinos (y antineutrinos) que se origina acumulativamente a partir de todos los eventos de supernovas que han ocurrido en el Universo. La detección de los DSNB permite investigar la historia de la formación de estrellas, un factor clave en la cosmología, la nucleosíntesis y la evolución estelar.

Universo primitivo Este apartado propone confirmar experimentalmente la hipótesis de una expansión repentina del Universo en sus edades muy tempranas (inflación cósmica) y caracterizar mejor los procesos que los originaron. Para ello se apoyará en el proyecto LiteBIRD, una misión satelital de nueva generación que tiene como objetivo detectar la huella de la onda gravitacional primordial en el fondo de microondas cósmico (CMB) y probar los principales modelos de inflación del universo primitivo, el cual aglutina las épocas más antiguas de la historia del Universo a partir del Big Bang, cuando todavía no se habían formado las estrellas, galaxias, cúmulos y planetas.

Materia y energía oscuras Se trata de otro campo estratégico del conocimiento avanzado: la energía oscura es una forma de energía que acelera la expansión del Universo, mientras que la materia oscura, que corresponde aproximadamente a 85% de la materia del Universo, no emite radiación electromagnética, por lo que solo se conoce su existencia por los efectos gravitacionales que ejerce sobre la materia visible. Un modelo cosmológico conocido como Lambda-CDM explica la naturaleza de estos dos componentes y se ha probado con éxito por medio de supercomputadoras. En ILANCE se profundizará en este conocimiento a partir de los datos que ofrece el telescopio Subaru, el más importante del Observatorio Astronómico Nacional de Japón.

Ondas gravitatorias Las ondas gravitatorias son fluctuaciones generadas en la curvatura del espacio-tiempo, que se propagan como ondas a la velocidad de la luz. Estas ondas contraen y estiran cualquier cosa que encuentran en su camino. La detección de ondas gravitatorias constituye una nueva e importante validación de la Teoría de la Relatividad General, por lo que en la actualidad existen diferentes proyectos de observación de ondas gravitatorias, como LIGO (Estados Unidos) o Virgo (Francia e Italia), entre otros. Para profundizar en este conocimiento ILANCE se apoyará en el detector de ondas gravitacionales Kamioka (KAGRA), perteneciente al Instituto de Investigación de Rayos Cósmicos (ICRR) de la Universidad de Tokio. Física de partículas y detectores La colaboración franco-japonesa propone investigar las propiedades del Bosón de Higgs con el apoyo del experimento ATLAS, uno de los siete detectores de partículas construido en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), y del International Linear Collider (ILC), un acelerador lineal electrón-positrón. El Bosón de Higgs, que requirió 20 años de trabajo de investigación, fue observado por primera vez en 2012 en el LHC. Probablemente será reemplazado por un acelerador aún mayor que podría instalarse en Japón.

Metas de ILANCE

Se espera que los trabajos de los investigadores en este laboratorio abran las puertas a entender el funcionamiento del Universo. ILANCE investigará en la mayoría de las áreas de la física subatómica, como la física de partículas del modelo estándar y más allá: neutrinos, astropartículas y cosmología, ondas gravitatorias, estructura nuclear y plasma de quarks. Excavará además en la frontera de la astrofísica, abordando las principales cuestiones de la cosmología, que son la materia y la energía oscuras, para comprender la composición del Universo y su evolución.

Fuente: ILANCE