SNOLAB, UNA CONVERSACIÓN CON ERIC VÁZQUEZ

Por Patricia de la Peña Sobarzo
Te imaginas trabajar en un laboratorio subterráneo, dos kilómetros bajo la superficie de la tierra, en una caverna más grande que el Palacio de Bellas Artes y que además contenga un detector de acrílico de doce metros de diámetro, protegido como si fuera una pecera con 1,000 toneladas de agua pesada? ¿Te animarías en un sitio así?

Pues esas condiciones presenta el Sudbury Neutrino Observatory Laboratory, mejor conocido como SNOLAB, un laboratorio subterráneo, ubicado dos kilómetros bajo la superficie de la Tierra, en una mina al norte de Ontario, Canadá, donde se investigan fenómenos de astropartículas, básicamente neutrinos y de materia oscura. Ahí hay detectores especializados que identifican neutrinos que vienen del Sol o buscan la materia oscura del Universo, presente en la Vía Láctea.

Para animarnos un poco más, es necesario saber que varios estudiantes de la UNAM están haciendo estancias ahí, gracias a las gestiones del doctor Eric Vázquez, investigador del Instituto de Física de la UNAM, con quien El faro en línea conversó a propósito de la reciente visita a la Universidad del Dr. Arthur McDonald, Premio Nobel de Física 2015.

Una comunidad reducida

El propósito principal de la visita de McDonald, nos relata el doctor Vázquez, fue para discutir los avances del proyecto del experimento DEAP-3600, el detector de materia oscura más grande en operación en el mundo, en el que investigadores de Reino Unido, Alemania, Italia, Estados Unidos, Canadá y México se reúnen dos o tres veces por año y del que forman parte ambos científicos.

Además, explica el doctor Vázquez, la visita también fue para “abrir una invitación a la comunidad mexicana a participar en experimentos de materia oscura en SNOLAB, como PICO y DarkSide-20k, que también buscan la materia oscura en el laboratorio”.

Abrir una invitación a la comunidad universitaria para que más científicos se interesen en estos proyectos es importante, ya que hasta ahora en México solamente hay tres investigadores realizando trabajo en esta área de la física. Uno es nuestro entrevistado, mientras que los otros dos especialistas son los doctores Alexis Aguilar y Juan Carlos de Olivo, del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM, quienes trabajan en otro experimento, también en SNOLAB, en búsqueda de la materia oscura.

“La comunidad es muy pequeña, nos aclara Eric Vázquez, y si lo comparamos, por ejemplo con Canadá, un país que tiene una cuarta parte de la población de México, ahí hay fácilmente cien investigadores en esta área, en física experimental de materia oscura, por lo que el doctor Art vino a tratar de motivar la participación de otras instituciones”.

Gracias a nuevos experimentos como los realizados en SNOLAB, los investigadores pueden analizar regiones donde algunos modelos predicen la presencia de partículas que pudieran ser la materia oscura, aclara el investigador.

Búsqueda en el Universo

La búsqueda de materia oscura y el estudio de los neutrinos ha sido una tarea ardua de muchos años, debido a las interacciones tan débiles que producen estas partículas y que dificultan su detección. Sin embargo, estas áreas son de gran importancia científica y con profundas implicaciones para el conocimiento del Universo.

De hecho los neutrinos son de las partículas más abundantes en todo el Universo. Hace unos años se ganaron el apodo de “partículas fantasma” por ser muy misteriosas, rápidas, ligeras y poco interactuantes. Acorde al Modelo Estándar de partículas carecen de masa. Sin embargo, en octubre de 2015 el Comité del Premio Nobel decidió otorgar el galardón en el área de física a Arthur McDonald y al japonés Takaaki Kajita, por su descubrimiento de la oscilación de los neutrinos, lo que demostró que estas partículas sí tienen masa.

Al ser una de las partículas más abundantes del Universo, la masa de los neutrinos puede jugar un rol fundamental en reacciones nucleares en las estrellas, y hasta en la evolución del Universo.

Llama la atención el que un laboratorio deba estar a dos kilómetros de profundidad para estudiar a los neutrinos, por lo que el investigador aclara: “Aquí en la superficie nos llegan partículas que llamamos rayos cósmicos, que son muy constantes lloviendo sobre la superficie de la Tierra y producen un ruido en los detectores, interactúan muchísimo más seguido que los neutrinos o la materia oscura. Nosotros enterramos nuestros detectores en laboratorios como el SNOLAB para que la Tierra sirva como un filtro para todos los rayos cósmicos. En cambio, para los neutrinos y la materia oscura la Tierra es prácticamente invisible, pero para las demás, que son un ruido a nuestros experimentos, es muy importante filtrarlas con estos dos kilómetros de roca”.

A la pregunta de qué se persigue con estas investigaciones, el doctor Eric Vázquez nos aclara que son tres componentes principales. El primero es que se trata de investigación básica, física fundamental, sin una aplicación inmediata… ni se está buscando alguna. “Simplemente queremos entender a la naturaleza, cómo es el Universo en el que vivimos y esto lo hacemos a través de partículas como los neutrinos. O simplemente, conocer la naturaleza del Universo que sería la materia oscura”. Esto es importante, enfatiza, “por varias razones; una de ellas es que esto es parte de la cultura del ser humano. Es como el uso que tiene un museo de arte o una orquesta sinfónica. Cuál es el objetivo que tienen, es parte de la cultura del ser humano y eso está muy relacionado con la física fundamental”.

El segundo aspecto, nos dice el doctor Vázquez, es que la investigación básica es el punto de partida de la innovación y de cualquier desarrollo tecnológico, y cita como el más famoso ejemplo de ello a la web. “La World Wide Web surgió en un laboratorio, el CERN, que se dedica a investigación de física de partículas, que es física fundamental”.

Y añade: “Los científicos involucrados necesitaban transferir información entre los experimentos y desarrollaron algo que revolucionó al mundo. Es decir, estos experimentos de física fundamental están en la frontera del conocimiento y por lo tanto, son un paso natural para que nos den innovación y tecnología”.

Bajo tierra

En esta andanza por desentrañar los secretos de la naturaleza, menciona que, por ejemplo, jamás se había perforado una caverna de ese tamaño a esa profundidad, como en la que se ubica el detector SNO. Las compañías mineras simplemente perforan en túneles, extraen todo el material y eso es todo lo que hacen. Esta caverna, que es más grande que el Palacio de Bellas Artes, no tiene igual. Así, toda esa información que se obtuvo tras aprovechar esta caverna para un experimento de física fundamental fue tan útil, que ahora ya se está perforando y extrayendo minerales a mayor profundidad, gracias a la información que se recabó de esa perforación.

Además, la compañía que hizo el detector de acrílico de doce metros de diámetro, fue la primera vez que creó una pecera de ese tamaño y ahora esa tecnología se ha estado utilizando para hacer peceras en muchos lugares para acuarios.

“Esos son dos ejemplos pequeños de aplicación práctica, porque los experimentos que hacemos están en la frontera del conocimiento humano y toda la tecnología que surge tiene grandísimas aplicaciones y lo más importante, añade contundente el investigador, es que no hay otra forma de desarrollar innovación y tecnología”.

El tercer aspecto es la motivación y la inspiración hacia los jóvenes. “Creo que es muy importante darles opciones a los jóvenes de lo que pueden desarrollar, de que pueden vivir bien, decentemente con una carrera científica y esta área es de las más increíbles para atraer jóvenes hacia la ciencia, y el hecho de tener más jóvenes en carreras de ciencia, tecnología, ingeniería, física, matemáticas, incrementa el desarrollo económico de cualquier país”. Y agrega “está demostrado que entre más jóvenes se dediquen a la ciencia, el desarrollo económico del país, se dispara, entonces, estos experimentos sirven para motivarlos. Uno les puede decir que pueden observar fenómenos del Universo yendo a una mina dos kilómetros bajo tierra, trabajar en uno de estos experimentos y eso para ellos es motivador, inspira a los jóvenes y creo que eso es una tercera parte muy importante del área que desarrollamos”, concluye.

Intercambios con SNO

La brillante trayectoria del doctor Eric Vázquez incluye ser el único mexicano en trabajar en el laboratorio SNOLAB. Estuvo seis años participando ahí y nos cuenta que desde su regreso en el 2016, junto con el director del SNOLAB, Nigel Smith, logró un programa de verano para estudiantes mexicanos.

“En los últimos dos veranos hubo y el que viene va a haber un estudiante mexicano trabajando por dos meses en el laboratorio. Es un programa conjunto entre la División de Partículas de la Sociedad Mexicana de Física y el SNOLAB. Desde aquí ponemos el transporte para el estudiante y ellos allá le dan estancia y trabaja en uno de estos experimentos de materia oscura”. Pero, aclara el investigador, el programa de verano es para estudiantes de los últimos semestres de la licenciatura. “Hay un programa aquí de la división de partículas y campos que se llama ‘Veranos científicos en el extranjero’ y van a laboratorios como FERMILAB, el CERN y desde hace dos años logré que SNOLAB fuera parte de ese programa”

“En mi grupo, acota, hay 15 estudiantes trabajando en proyectos relacionados con los experimentos en SNOLAB. Hay uno de doctorado, cuatro de maestría y algunos más de licenciatura que están haciendo tesis y servicio social. Todos ellos están participando en el laboratorio que tengo aquí haciendo instrumentación, y en análisis y simulaciones en los experimentos en el SNOLAB. El grupo del Instituto de Ciencias Nucleares tiene alrededor de nueve o diez estudiantes participando en otro experimento, en el área de materia oscura”.

Y como lo dijo McDonald en su presentación “Con nuestros experimentos ‘empujamos’ para que la tecnología haga cosas que no podía hacer previamente, trabajamos con empresas para mejorar sus productos y preparamos a la próxima generación de científicos para que aprendan a desarrollar nueva tecnología”,

Para concluir, el Dr. Eric Vázquez nos resume que hay tres proyectos de colaboración entre el Instituto de Física y el SNOLAB: el detector DEAP-3600 de materia oscura; uno más, llamado PICO, también de materia oscura, donde colabora directamente; y el tercero en el área de física de neutrinos, que es la continuación del experimento SNO, que permitió a Arthur McDonald ganar el Premio Nobel, y que ahora se llama SNO+ (SNOPLUS), donde también participa el investigador de la UNAM.

Por su parte, el Instituto de Ciencias Nucleares colabora con un experimento en SNOLAB denominado DAMIC, “y esa es básicamente toda la comunidad mexicana. No hay nadie más fuera de la UNAM, de hecho”, finaliza.