El experimento que atraviesa una parte de la Tierra

El Fermilab, el acelerador de partículas operativo más grande del mundo, con su anillo principal de 6.3 km de longitud (el LHC todavía no está operativo), se encuentra cerca de Chicago, Illinois. A 735 km., en Minnesota, en la mina Soudan, a una profundidad de 716 metros, se encuentra un detector de neutrinos de 5400 toneladas, parte del proyecto MINOS (Main Injector Neutrino Oscillation Search). ¿Cuál es la relación entre estas dos cosas?

Pues esto: el Fermilab, a través del NuMI (Neutrinos at Main Injector), emite un intenso rayo de neutrinos hacia el detector de la mina Soudan, atravesando aproximadamente 735 km kilómetros de corteza sólida de la Tierra. Sin ayuda de un túnel, por supuesto. ¿Cómo es esto posible?

Por esto: los neutrinos son partículas que interactúan muy poco con la materia. No tienen carga eléctrica, y su masa es pequeñísima, siendo aproximadamente 200 000 veces que la de los electrones. Por esto, del trillón de neutrinos que atraviesan los 735 km de roca sólida, sólo 1500 interactúan con el detector. De hecho, el NuMi inyecta también muones, además de neutrinos, pero estos son bloqueados por la primera pared que encuentran. Si el detector estuviese en la superficie, la mezcla de rayos cósmicos haría que la posibilidad de detectar neutrinos disminuyese en 100 000. Aún así, un promedio de 50 billones de neutrinos electrónicos solares atraviesan nuestro cuerpo por segundo estando al nivel del mar, viajando a casi la velocidad de la luz. Los neutrinos pueden provenir también de explosiones de supernova, y de los restos de Big Bang; específicamente, de luego de que el universo tuviera 2 segundos de antigüedad, hace 13 700 millones de años, formando lo que se conoce como la Radiación de Fondo Cósmico de Neutrinos. Esto hace que los neutrinos sean bastante interesantes, pudiendo proveernos una conexión profunda con el origen del universo.


El objetivo del proyecto MINOS es conocer si los neutrinos intercambian cambian sus sabores. Sabor en física de partículas es una propiedad más de la materia, como la carga eléctrica o la masa. Los neutrinos vienen en tres sabores: electrón, muón y tau. Es como decir que tienen carga positiva o negativa. Cerca de 200 científicos, 32 técnicos y estudiantes de 32 países trabajan en el proyecto MINOS.

La página web http://farweb.minos-soudan.org/events/LiveEvent.html muestra los eventos en el detector de la mina Soudan en vivo, con actualizaciones constantes, prácticamente cada minuto.


Detector del proyecto MINOS en la mina Soudan.


Uno de los aparatos que permiten enforcar los neutrinos en el NumI.