Proyecto y proyectos

¡Por fín! Señoras y señores me presento como Don José, Ingeniero de Telecomunicación.

Hace apenas unas horas presenté mi proyecto a mi advisor,  el nombre del pequeño es: “Estudio y desarrollo de la electrónica en el experimento de antineutrinos Daya Bay”. Ya sólo falta que la oficina internacional en Madrid lo reciba, y que no haya ningún problema con el papeleo entre Madrid y Chicago (que siempre es esperable lo peor).

Lo cierto es que cuando comencé esta aventura no me imaginaba en esta situación, ingeniero, ahora me vienen recuerdos de cuando era un yogurín recién entrado en Teleco, ignorante de lo que esas 3735 horas de clases y laboratorios me deparaban pero también de cursos athens, de verano, de ópera, de Satelec, de mentor y de convivencia diaria con gente estupenda. ¡No me arrepiento de haber elegido este camino ni mucho menos!

Me alegra mucho haber coincidido con personas de todos los colores, figurativa y literalmente, y desde luego del colofón final de venir a América; no lo cambio por nada en el mundo. Cualquier persona debería aprovechar la oportunidad de estudiar fuera, da igual el destino, es una de las mejores experiencias que la universidad te puede ofrecer.

¿Y ahora qué?

El siguiente paso no es fácil, la dicotomía de la carrera profesional o académica se presenta como un quebradero de cabeza. Como ya aveciné he elegido la acedémica, y estoy dentro del programa de doctorado del IIT, pero siempre te preguntas si estás haciendo bien o no. Lo cierto es que si dejo de estudiar será difícil volver a ello, con lo que una de mis principales razones es seguir el principio de inercia, si lo dice la física digo yo que será algo bueno.

Mi otra razón es que estoy en un proyecto que me motiva, desde luego, a mis ojos, tiene muy buena pinta. Cuando vine a cursar el Máster de Física quería seguir siendo ingeniero, quería combinar conocimientos, no desarrollar unos en vez de otros, y en el experimento de Daya bay tengo un marco ideal para hacerlo.

A algunos les sonará a chino el barroco título de mi proyecto, y lo cierto es que los títulos de los proyectos no suelen ser muy clarificadores. En palabras más mundanas mi proyecto consistió y consistirá (dentro de mi doctorado) en estudiar y desarrollar (hasta aquí todo entendible) la electrónica relacionada con un detector de antineutrinos. Y aquí es donde  probablemente tengo que pararme a explicar qué es un antineutrino.

Afortunadamente las noticias de estos días están dando mucho bombo a una noticia relacionada con mi campo, y es que parece ser que hay indicaciones de que los neutrinos pueden viajar más rápido que la luz, lo que me va a servir para explicar las dos cosas de un sólo tiro. El detector de neutrinos (primos hermanos de los antineutrinos) OPERA, situado en Italia, ha conseguido medir la velocidad de los neutrinos generados a 730 km en el CERN, Suiza, donde se asienta el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). El principal motivo de este experimento no era medir su velocidad (ya que no había nada sospechoso en los neutrinos que indicara que podrían viajar más rápido que la luz) sino analizar un curioso mecanismo que estas partículas poseen, la oscilación de neutrinos. Mi experimento, por contrapartida, se encarga de estudiar la oscilación de antineutrinos, con lo que la temática no me es ajena.

¿Y qué son estas oscilaciones?

Hasta hace unos años se pensaba que los leptones, partículas indivisibles que forman la matería, estaban estructurados en tres familias con propiedades diferentes. El eléctron es el leptón más conocido, y tiene asociado un par de neutrino-antineutrino “electrónico”. Más adelante se descubrió el muón, partícula generada en la colisión de rayos cósmicos con la atmósfera. Su relativa corta vida no permitiría a los muones ser detectados en la corteza terrestre (aunque así es) ya que se desintegrarían antes en otras partículas más estables, pero la aplicación de la teoría de la relatividad explicó por qué los muones viven más tiempo de lo esperable en nuestro sistema de referencia. El muón tiene asociado otro par neutrino-antineutrino “muónico”. Finalmente se teorizó la existencia de una tercera familia, los tauones, leptones excesivamente másicos para ser detectados en condiciones naturales, pero todavía en los límites de la generación en un acelerador de partículas, cómo no, tiene asociado otro par neutrino-antineutrino “tauónico”.

Así pues los físicos tenemos un modelo estándar donde quarks, leptones y hadrones conviven más o menos en armonía (siempre hay parámetros que  discrepan con el modelo). Pero bueno, yo conozco lo que es un electrón, un protón y un neutrón, si nos salimos de ahí ya hay que mirar más lejos de la tierra, o a energías muy altas, para ver otras partículas, y lo cierto es que los neutrinos/antineutrinos son generados en gran número en las reacciones nucleares. El sol es una fuente importante de ellos, produce millones y millones de antineutrinos que atraviesan la tierra cada segundo sin que tan siquiera los notemos. Se encontró que al analizar los neutrinos que llegaban del sol se recibía un tercio de lo esperado. En otras palabras, de cada 3 neutrinos electrónicos (son los generados por el sol) sólo veíamos uno, ¿dónde estaban los otros dos? ¿estaba todo el modelo estándar equivocado?

La respuesta vino con el fenómeno de la oscilación, explicado por  Bruno Pontecorvo. Resulta que los neutrinos son partículas capaces de cambiar sus propiedades, y sus “sabores” (nombre que reciben las familias) pueden cambiar de electrónico a muónico y a taúonico, de muónico a electrónico y taúonico etc etc todas las permutaciones son posibles.  La proporción de partículas de un tipo o del otro depende de la distancia, así pues si el sol genera un 100% de neutrinos electrónicos, en la tierra, a una unidad astronómica, recibimos aproximadamente un 33% de este tipo, pero un 66% de los otros. Habrá ciertas distancias donde volvamos a encontrarnos con un 100% de neutrinos electrónicos, o incluso valores cercanos a un 0%, ya que prácticamente todos los neutrinos habrán cambiado de identidad. De esta forma vemos un efecto sinusoidal u oscilatorio donde los neutrinos tienen más “problemas de identidad” que un adolescente. Os muestro un ejemplo gráfico:

Oscilación de un neutrino electrónico

Precisamente mi proyecto se basa en medir el último de los ángulos de mezcla de esta oscilación entre los sabores electrónicos y tauónicos. Esto será de ayuda para comprender mejor el fenómeno de oscilación y más importante, para explicar por qué hay más materia que antimateria, ya que los neutrinos no conservan la simetría de paricidad y carga, un tema algo más complejo del que no entraré en detalle en este artículo, pero del que hay cantidad de información en internet si tenéis curiosidad.

Resumiendo, en Italia estaban intentando analizar este proceso cuando se han detenido a medir también la velocidad de los neutrinos encontrando que se mueven a velocidad superlumínica. Lo cierto es que tal afirmación requiere de mucho estudio antes de que podamos considerarla verdadera, pero toda la comunidad científica ha puesto sus ojos en este hecho. Aquí en Chicago está situado el FermiLab, donde el experimento MINOS se centra en los mismos fundamentos que el OPERA, se generan neutrinos en Chicago y se miden en Minessota, a 724 km de distancia. Por desgracia el FermiLab está pasando por momentos de remodelación y no se podrá volver a utilizar MINOS hasta 2013, pero mientras tanto se intentará analizar los datos obtenidos para buscar congruencias que puedan ratificar que los neutrinos viajan más rápido que la luz. Lo radical de este hecho es que rompe con una de las bases de la teoría de la relatividad de Einstein, e irónicamente la que fue ratificada con el análisis de los muones puede ser eliminada por sus familiares más cercanos.

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