Un orbe de vidrio, del tamaño de una pelota de playa, cae en un agujero en el hielo y desciende sobre un cable de metal hacia el fondo del lago más profundo del mundo. Luego otro y otro. Estos orbes de detección de luz se detienen suspendidos en las profundidades oscuras hasta 4.000 pies por debajo de la superficie. El cable que los lleva contiene 36 orbes de este tipo, espaciados 50 pies entre sí. Hay 64 cables de este tipo, sostenidos en su lugar por anclas y boyas, a 2 millas de la costa sur irregular de este lago en Siberia con un fondo de más de 1 milla hacia abajo.
Este es un telescopio, el más grande de su tipo en el hemisferio norte, construido para explorar agujeros negros, galaxias distantes y los remanentes de estrellas explotadas. Lo hace buscando neutrinos, partículas cósmicas tan pequeñas que muchos billones pasan a través de cada uno de nosotros cada segundo. Si tan solo pudiéramos aprender a leer los mensajes que transmiten, creen los científicos, podríamos trazar el universo y su historia de formas que aún no podemos comprender por completo.
“Nunca debes perder la oportunidad de hacerle preguntas a la naturaleza”, dijo Grigori V Domogatski, de 80 años, un físico ruso que ha liderado la búsqueda para construir este telescopio submarino durante 40 años. Después de una pausa, agregó: "Nunca se sabe qué respuesta obtendrás".
Todavía está en construcción, pero el telescopio con el que Domogatski y otros científicos han soñado durante mucho tiempo está más cerca que nunca de dar resultados. Y esta búsqueda de neutrinos de los confines del cosmos, que abarca eras en geopolítica y astrofísica, arroja luz sobre cómo Rusia ha logrado preservar algunas de las destrezas científicas que caracterizaron a la Unión Soviética, así como las limitaciones de ese legado.
La aventura del lago Baikal no es el único esfuerzo para buscar neutrinos en los lugares más remotos del mundo. Decenas de instrumentos buscan las partículas en laboratorios especializados de todo el planeta. Pero el nuevo proyecto ruso será un complemento importante del trabajo de IceCube, el telescopio de neutrinos más grande del mundo, un proyecto de 279 millones de dólares liderado por Estados Unidos que abarca aproximadamente un cuarto de milla cúbica de hielo en la Antártida.
Utilizando una cuadrícula de detectores de luz similar al telescopio Baikal, IceCube identificó un neutrino en 2017 que los científicos dijeron que casi con certeza provenía de un agujero negro supermasivo. Fue la primera vez que los científicos identificaron una fuente de lluvia de partículas de alta energía del espacio conocida como rayos cósmicos, un gran avance para la astronomía de neutrinos, una rama que permanece en su infancia.
Los practicantes del campo creen que a medida que aprenden a leer el universo usando neutrinos, podrían hacer descubrimientos nuevos e inesperados, al igual que los fabricantes de lentes que desarrollaron por primera vez el telescopio no podrían haber imaginado que Galileo lo usaría más tarde para descubrir las lunas de Júpiter.
"Es como mirar el cielo por la noche y ver una estrella", dijo Francis L. Halzen, astrofísico de la Universidad de Wisconsin, Madison, y director de IceCube, en una entrevista telefónica, describiendo el estado actual de la caza. por las partículas fantasmales.
Los primeros trabajos de los científicos soviéticos ayudaron a inspirar a Halzen en la década de 1980 a construir un detector de neutrinos en el hielo antártico. Ahora, Halzen dice que su equipo cree que puede haber encontrado dos fuentes adicionales de neutrinos que llegan desde las profundidades del espacio, pero es difícil estar seguro porque nadie más los ha detectado. Espera que eso cambie en los próximos años a medida que se expanda el telescopio Baikal.
El telescopio de neutrinos submarinos profundo del detector de volumen Baikal Gigaton (Baikal-GVD), un proyecto internacional en el campo de la física de astropartículas y la astronomía de neutrinos, se instaló para una ceremonia de lanzamiento en el lago Baikal, Rusia, el 13 de marzo de 2022. Crédito de la imagen: VCG
"Tenemos que ser superconservadores porque nadie, en este momento, puede verificar lo que estamos haciendo", dijo Halzen. "Es emocionante para mí tener otro experimento con el que interactuar e intercambiar datos".
En la década de 1970, a pesar de la Guerra Fría, los estadounidenses y los soviéticos estaban trabajando juntos para planificar un primer detector de neutrinos en aguas profundas frente a la costa de Hawai. Pero después de que la Unión Soviética invadió Afganistán, los soviéticos fueron expulsados ​​del proyecto. Entonces, en 1980, el Instituto de Investigación Nuclear de Moscú comenzó su propio esfuerzo de telescopio de neutrinos, dirigido por Domogatski. El lugar para probar parecía obvio, aunque estaba a unos 4.000 kilómetros de distancia: Baikal.
El proyecto no fue mucho más allá de la planificación y el diseño antes del colapso de la Unión Soviética, lo que arrojó a muchos de los científicos del país a la pobreza y sus esfuerzos al desorden. Pero un instituto fuera de Berlín, que pronto se convirtió en parte del centro de investigación de partículas DESY de Alemania, se unió al esfuerzo de Baikal.
Christian Spiering, quien dirigió el equipo alemán, recuerda haber enviado cientos de libras de mantequilla, azúcar, café y salchichas para sostener las expediciones anuales de invierno al hielo del Baikal. También trajo a Moscú miles de dólares en efectivo para complementar los magros salarios de los rusos.
A mediados de la década de 1990, el equipo ruso había logrado identificar los neutrinos "atmosféricos", los producidos por colisiones en la atmósfera de la Tierra, pero no los que llegaban del espacio exterior. Necesitaría un detector más grande para eso. Cuando Rusia comenzó a reinvertir en ciencia en la década de 2000 bajo el presidente Vladimir Putin, Domogatski logró asegurar más de $ 30 millones en fondos para construir un nuevo telescopio Baikal tan grande como IceCube.
Uno de los orbes que componen la inusual construcción del detector del telescopio Baikal. Crédito de la imagen: Kirill Shipitsin / Sputnik Kirill Shipitsin / Sputnik / AFP
El telescopio Baikal mira hacia abajo, a través de todo el planeta, hacia el otro lado, hacia el centro de nuestra galaxia y más allá, esencialmente utilizando la Tierra como un tamiz gigante. En su mayor parte, las partículas más grandes que golpean el lado opuesto del planeta eventualmente chocan con los átomos. Pero casi todos los neutrinos, 100 mil millones de los cuales pasan por la punta de su dedo cada segundo, continúan, esencialmente, en línea recta.
Sin embargo, cuando un neutrino, muy raramente, golpea un núcleo atómico en el agua, produce un cono de luz azul llamado radiación de Cherenkov. El efecto fue descubierto por el físico soviético Pavel A. Cherenkov, uno de los antiguos colegas de Domogatski en el pasillo de su instituto en Moscú.
Si pasas años monitoreando mil millones de toneladas de aguas profundas en busca de destellos inimaginablemente diminutos de luz Cherenkov, creen muchos físicos, eventualmente encontrarás neutrinos que se remontan a conflagraciones cósmicas que los emitieron a miles de millones de años luz de distancia.
La orientación de los conos azules incluso revela la dirección precisa de donde vinieron los neutrinos que los causaron. Al no tener carga eléctrica, los neutrinos no se ven afectados por los campos magnéticos interestelares e intergalácticos y otras influencias que revuelven los caminos de otros tipos de partículas cósmicas, como protones y electrones. Los neutrinos atraviesan el universo tan directamente como lo permite la gravedad de Einstein.
Guirnaldas de detectores de neutrinos individuales que componen el observatorio Baikal. Crédito de la imagen: Laboratorio de problemas nucleares Dzhelepov
Eso es lo que hace que los neutrinos sean tan valiosos para el estudio de los eventos más tempranos, distantes y violentos del universo. Y podrían ayudar a dilucidar otros misterios, como lo que sucede cuando estrellas mucho más masivas que el sol colapsan en una bola superdensa de neutrones de aproximadamente 12 millas de diámetro, emitiendo enormes cantidades de neutrinos.
"Viaja por el universo, chocando con prácticamente nada ni con nadie", dijo Domogatski sobre el neutrino. "Para ello, el universo es un mundo transparente".
Debido a que esencialmente mira a través del planeta, el telescopio Baikal estudia el cielo del hemisferio sur. Eso lo convierte en un complemento de IceCube en la Antártida, junto con un proyecto europeo en el Mediterráneo que se encuentra en una fase anterior de construcción.
“Necesitamos un equivalente a IceCube en el hemisferio norte”, dijo Spiering, quien sigue involucrado en los proyectos IceCube y Baikal.
Domogatski dijo que su equipo ya está intercambiando datos con cazadores de neutrinos en otros lugares y que ha encontrado evidencia que respalda las conclusiones de IceCube sobre los neutrinos que llegan del espacio exterior. Aún así, reconoce que el proyecto Baikal está muy por detrás de otros en el desarrollo del software de computadora necesario para identificar neutrinos casi en tiempo real.
A pesar de la importancia del proyecto, todavía funciona con un presupuesto reducido: casi todos los aproximadamente 60 científicos que trabajan en el telescopio suelen pasar febrero y marzo en su campamento en Baikal, instalando y reparando sus componentes. IceCube, por el contrario, involucra a unos 300 científicos, la mayoría de los cuales nunca han estado en el Polo Sur.
En estos días, Domogatski ya no se une a las expediciones anuales de invierno a Baikal. Pero todavía trabaja en el mismo instituto de la era soviética donde mantuvo a flote su sueño de neutrinos a través del comunismo, la caótica década de 1990 y más de dos décadas de gobierno de Putin.
"Si asumes un proyecto, debes entender que tienes que realizarlo en cualquier condición que surja", dijo Domogatski, golpeando su escritorio para enfatizarlo. "De lo contrario, no tiene sentido ni siquiera empezar".
Anton Troianovski y Sergey Ponomarev. c.2022 The New York Times Company

Via: FirstPost