Carlos Pérez de los Heros, en el Polo Sur geográfico.

Un kilómetro cúbico desde el que se perforan agujeros de más de 2.000 metros. El observatorio IceCube, situado en la Antártida, acaba de detectar neutrinos extraterrestres de altas energías. Entre los 276 científicos de 12 países que integran el proyecto se encuentra el físico español Carlos Pérez de los Heros, quien nos habla sobre este descubrimiento.

El investigador Carlos Pérez de los Heros (A Coruña, 1964) trabaja en el departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Uppsala (Suecia). Todo este tiempo se ha dedicado a la física de astropartículas, un campo intermedio entre la física de partículas y la astrofísica que se centra en detectar y estudiar el universo a través de señales no electromagnéticas.

Este proceso se realiza utilizando los rayos cósmicos que bombardean la Tierra continuamente -en estos momentos hay bastantes detectores y telescopios que se dedican a ello- pero también se puede llevar a cabo intentando detectar neutrinos de muy alta energía que se cree que pueden ser producidos en procesos violentos en el universo: en la aceleración de materia alrededor de un agujero negro, en la interacción de la materia de una explosión de una supernova con el gas interestelar, en las explosiones de rayos gamma...

En 1997, Pérez De los Heros se une al grupo de Uppsala que participaba en AMANDA, un telescopio de neutrinos (prototipo de IceCube) de proporciones más modestas para exportar la tecnología y las posibilidades de construir un ingenio de un kilómetro cúbico, que es el tamaño indicado para detectar neutrinos de alta energía dada su pequeñísima probabilidad de interacción. "Personalmente -explica De los Heros- me dedico más a la materia oscura que a la búsqueda de neutrinos de muy alta energía. Un telescopio de estas características se puede utilizar también para estudiar indicios de la materia oscura en las galaxias". El principal objetivo del observatorio IceCube es detectar este tipo de neutrinos en el cosmos. "Se cree que los neutrinos son producidos en objetos donde hay materia acelerada, donde las partículas interaccionan entre ellas o con la radiación ambiente. Los neutrinos serían emitidos como resultado de todas esas interacciones".

Sensores ópticos

-¿Qué características especiales tiene un laboratorio como IceCube en medio del hielo?
-Primero, el tamaño. IceCube es un gigantesco detector construido a base de perforar agujeros de 2,5 kilómetros de profundidad en el hielo de la Antártida con agua caliente a presión, e insertar cables con sensores ópticos. Y segundo, el emplazamiento. Trabajar en la base Amundsen-Scott en el Polo Sur geográfico no es fácil. Es uno de los lugares más inhóspitos del planeta, si no el más, y la base está aislada, a mucha distancia de la más cercana, situada en la costa. Por lo tanto hay que planear todo al más mínimo detalle. No se puede ir a la ferretería de la esquina si se necesita algo...

Además del detector IceCube hay otros dos telescopios de neutrinos en funcionamiento. ANTARES, en el Mediterráneo, y Baikal, en el lago ruso del mismo nombre. Ambos son mucho más pequeños. En el caso de ANTARES se trata de un prototipo para un detector más grande pero aún quedan algunos años para que sea realidad.

-La construcción del observatorio fue un reto técnico. ¿Qué procesos permiten llegar a "cazarlos"?
-La forma de detectarlos es indirecta. Se utiliza la radiación Cherenkov, que emite partículas cargadas que son producidas en las interacciones de los neutrinos en el detector. El efecto Cherenkov es el proceso por el que las partículas cargadas que viajan a una velocidad mayor que la de la luz en un medio (no en el vacío) emiten luz a lo largo de su camino. Los sensores ópticos de IceCube detectan esa luz y de esta forma se puede reconstruir la trayectoria original del neutrino.

-¿Por qué estudiar estos neutrinos en la Antártida?
-Porque se necesita un volúmen enorme de un medio transparente para que la luz Cherenkov pueda llegar a los módulos ópticos. Tenga en cuenta que los cables con los módulos están separados unos 125 metros entre sí, y los módulos en un mismo cable están separados 17 metros. No hay tantos sitos en la Tierra con un volúmen tan enorme de material transparente. Sólo el océano y el hielo de la Antártida. Además, los módulos ópticos tienen que ser enterrados lo más posible para protegerlos de la radiación atmosférica. La Antártida es el único sitio en el que el hielo tiene tres kilómetros de grosor, lo que hace posible enterrar el detector lo suficiente. El hielo de la Antártida a profundidades mayores de un kilómetro es extremadamente transparente. Es el sitio ideal.

-¿Puede hablarse de una nueva era de la astronomía?
-Desde luego. IceCube abre una nueva forma de hacer astronomía porque abre la ventana a utilizar neutrinos como mensajeros.

-¿Puede conocerse el origen exacto de estas partículas?
-Estoy convencido de que se podrá, pero sólo con 28 sucesos que tenemos ahora todavía no es posible correlacionarlos con alguna fuente puntual. Necesitamos recolectar más.

-¿Qué mensajes encierran en su estructura y composición?
-Los neutrinos son partículas elementales, sin estructura, o sea que en ese sentido IceCube no estudia los neutrinos en sí, si no que pretende estudiar los objetos que los emiten. Su ventaja es que nos pueden llegar desde el interior del objeto que los produce al no interaccionar casi con la materia. Y en ese sentido pueden traer información de la estructura interna de los núcleos activos de galaxias o de explosiones de rayos gamma. Es decir, podemos "ver" el interior del objeto.

-¿Qué tienen de especial Ernie y Bert?
-Que fueron los primeros neutrinos que encontramos y, hasta el momento, los de energía más alta.

-¿Que opinión le merecen los experimentos con neutrinos del CERN?
-Es un campo bastante distinto de la astrofísica de neutrinos que lleva a cabo el IceCube. Los experimentos del CERN intentan estudiar sus propiedades utilizando aceleradores para crearlos y aparatos ad hoc para detectarlos. Es una parte importante del programa de física de partículas de cualquier laboratorio. Las propiedades de los neutrinos como partículas elementales no están completamente determinadas. Por ejemplo, tenemos límites superiores al valor de su masa, pero no un valor concreto. Tanto la determinación de la masa de los tres tipos de neutrinos existentes como el estudio de otras propiedades es uno de los temas pendientes en la física de partículas.

-¿Se sintió decepcionado al saberse que no viajaban a mayor la velocidad que la luz? ¿Qué pensó en ese momento?
-Nunca me creí lo publicado de que los neutrinos viajaban a más velocidad que la de la luz. Un efecto tal es, o sería, tan revolucionario y tan en contra de todo lo que sabemos de las propiedades de la materia que desde mi punto de vista siempre fue más probable que se tratara de un efecto del detector, o del análisis de datos, que de algo real. No sabía qué podría ser porque se trata de detectores complejos y de análisis complicados pero siempre me incliné por una explicación como la que al final se ha comprobado.