El sol, que día a día nos ilumina, no podría brillar si no fuera por los neutrinos. Las interacciones donde estas partículas participan son las responsables de que este astro dure millones y millones de años. “Están alrededor de nosotros, por todas partes, pero no nos damos cuenta, porque no tienen ninguna carga eléctrica, y nos atraviesan casi todo el tiempo”, comenta la Dra. Janet Conrad, especialista de clase mundial en neutrinos y profesora principal del Massachusetts Institute of Technology (MIT). Los neutrinos nos dan información del universo; es por ello que son tan importantes. “La forma en que hemos confirmado las propuestas teóricas de cómo funciona el sol ha sido hecha a partir de medir los neutrinos”, menciona el profesor Alberto Gago, coordinador del Grupo de Altas Energías (GAE-PUCP).

Para la física, la colaboración con el GAE-PUCP es fundamental, ya que este trabaja desde el experimento hasta la teoría. Junto con ella, vinieron Carlos Argüelles, joven investigador posdoctoral del MIT; y Marjon Moulai, doctoranda en Física del MIT. El primero es egresado del pregrado y de la maestría en Física de la PUCP y realizó su doctorado en la Universidad de Wisconsin-Madison. Este equipo de trabajo vino para concretar el proyecto conjunto con el GAE-PUCP, cuyo objetivo es probar la existencia de neutrinos con masas relativamente pesadas.

¿Por qué son importantes estos “neutrinos pesados”? Pues nos ayudarían a comprender teorías que podrían estar ligadas a aspectos que aún no conocemos del universo, como la materia oscura, que representa poco más del 25% de este. Hasta el momento la teoría que describe la materia a su nivel fundamental, llamada modelo estándar, nos explica solo la materia visible, que equivale al 5% del universo. En el proyecto, se va a desarrollar una serie de modelos teóricos que luego serán probados en el contexto del experimento IceCube. Este es un detector de neutrinos que se encuentra en el mismo Polo Sur. El GAE-PUCP ha producido varios artículos científicos, donde ha postulado propuestas teóricas a ser probadas en el IceCube. Además, el profesor José Bazo, miembro de este grupo de investigación, realizó su tesis doctoral en este experimento.

También hay un segundo proyecto en el que están colaborando este equipo del MIT y el GAE-PUCP: un detector portátil de muones atmosféricos. El muón es una partícula elemental semejante al electrón, pero mucho más pesada. Por un área equivalente a la yema de nuestros dedos, pasa un muón cada minuto. Estos pueden ser capturados por detectores portátiles. A partir de un diseño desarrollado por un estudiante de la profesora Conrad, se han construido en nuestra Universidad dichos detectores con piezas enviadas por el MIT.

Un mundo desconocido

Los neutrinos son la segunda partícula elemental más abundante en el universo, después de los fotones. Ellos nos podrían a ayudar a entender, por ejemplo, cómo funcionan los agujeros negros y las supernovas. De esta manera, nos brindan información que podría remontarse a muchísimo tiempo atrás. El año pasado, el experimento IceCube, donde trabaja la profesora Conrad, encontró un neutrino antiquísimo, de cuatro mil millones de años, que venía de muy lejos. Además, hay algunos neutrinos como los denominados “reliquia”, que vienen del Big Bang y que aún no se han detectado, porque tienen una energía muy pequeña. Cuando se detecten, sin duda aprenderemos más del universo.

En la Tierra, los neutrinos también tienen especial relevancia. Debido a que el manto terrestre tiene isótopos radiactivos naturales y se liberan neutrinos, estos se pueden medir y con ello se aprende más sobre la composición del suelo. En 2015, el GAE-PUCP publicó una propuesta de aplicación tecnológica de neutrinos, que consistía en usar haces de antineutrinos para comprobar la existencia de cavidades de petróleo o de agua en la corteza terrestre.

Otras actividades en la PUCP

Además del trabajo en este proyecto conjunto, Janet Conrad ha dictado clases como profesora visitante en la Escuela de Posgrado, para estudiantes de la maestría y doctorado en Física. La semana pasada dictó el coloquio “A deep dive into the neutrino waves”, donde expuso que el comportamiento de estas partículas se da en forma de ondas. “Hemos trabajado muy duro desde la primera semana en que pusimos en marcha el proyecto”, comenta. Los físicos Argüelles y Moulai también dictaron seminarios en la Escuela de Posgrado, en el marco de la colaboración.