Un telescopio en las montañas de los Andes para cazar los mensajeros más esquivos del universo: el último proyecto que implica a los investigadores de la Universidad de Oviedo

Hay partículas que atraviesan la materia casi sin enterarse. Viajan durante millones de años por el universo y pueden llegar hasta la Tierra portando información sobre algunos de los fenómenos más extremos del cosmos. Son los neutrinos y, aunque su detección ya ha abierto una nueva ventana para estudiar el universo, todavía queda por descubrir el origen de buena parte de estas partículas.

El proyecto internacional TAMBO aspira a dar un paso adelante en esa búsqueda. Su propuesta consiste en aprovechar una formación natural —un valle profundo de los Andes peruanos— como un gigantesco detector de neutrinos. El objetivo es localizar partículas de muy alta energía y contribuir a identificar los aceleradores cósmicos que las producen.

La Universidad de Oviedo participa en el diseño de "Tambo" a través del investigador Ramón y Cajal Pietro Vischia, del grupo de Física de Altas Energías, el Departamento de Física y el ICTEA. Su equipo trabaja en la optimización de la ubicación de los sensores en la ladera de la montaña mediante técnicas de inteligencia artificial. Pero la tarea no resulta sencilla. El terreno irregular, el coste asociado a cada posible configuración y la necesidad de realizar cálculos que tengan en cuenta simultáneamente múltiples factores convierten la distribución de los detectores en un complejo problema de optimización.

La investigación forma parte de la línea NeuroMODE, creada y liderada por Vischia, que explora el uso de técnicas automatizadas para el diseño de experimentos en física y otras disciplinas.

La contribución asturiana, por tanto, se sitúa en un punto clave del proyecto: decidir cómo aprovechar de la forma más eficiente posible la particular orografía del valle. La posición de cada sensor puede influir en la capacidad del observatorio para detectar e identificar las cascadas de partículas producidas por los neutrinos.

La iniciativa, que acaba de ver la luz en la publicación "Nature Astronomy", plantea una forma diferente de hacer astronomía. En lugar de construir un detector basado en grandes volúmenes de hielo, como el observatorio IceCube en la Antártida, TAMBO utilizará la propia montaña como parte del experimento.

El funcionamiento se basa en una cadena de acontecimientos. Cuando un neutrino tau atraviesa la corteza terrestre e interacciona con la roca, puede producir un leptón tau. Esta partícula, de vida muy corta, emerge hacia la superficie y se desintegra en la atmósfera, generando una cascada de partículas. Esa señal será registrada por unos 5.000 sensores de plástico instalados en la ladera opuesta del valle.

La elección del emplazamiento no es casual. El valle actúa como una especie de escudo natural frente a buena parte del ruido producido por partículas procedentes de la atmósfera. Los investigadores consideran que el valle del Colca, en Perú, reúne algunas de las características necesarias para albergar el experimento: profundidad, anchura y suficiente superficie para distribuir los sensores.

Menos eventos, pero más información

Uno de los principales problemas de la astronomía de neutrinos es separar las partículas procedentes del espacio de las generadas en la atmósfera terrestre. El fondo atmosférico puede ser aproximadamente un millón de veces más intenso que la señal que se busca.

TAMBO pretende reducir esa dificultad centrándose en los neutrinos tau de muy alta energía. Aunque el experimento detectará menos neutrinos que instalaciones como IceCube, la proporción de partículas de origen cósmico será previsiblemente mucho mayor. En otras palabras, el observatorio aspira a registrar menos señales, pero con una mayor probabilidad de que procedan de fuera de la galaxia.

El proyecto también permitirá estudiar los neutrinos tau en un rango de energías que hasta ahora ha sido difícil de explorar. Estas partículas son las menos estudiadas del Modelo Estándar de la física de partículas debido al reducido número de detecciones existentes.

Un proyecto científico con impacto local

El proyecto TAMBO no se plantea únicamente como una infraestructura científica internacional. Sus responsables también destacan la necesidad de evaluar su impacto ambiental y social y de trabajar con las comunidades locales y las universidades de la región.

La iniciativa pretende, además, contribuir al desarrollo de la investigación en física de altas energías en Perú y reforzar las oportunidades de educación científica y tecnológica en las comunidades cercanas al futuro observatorio.

El proyecto toma su nombre de una palabra quechua, «tambo», utilizada para designar las posadas o lugares de descanso de los mensajeros que atravesaban los Andes. La metáfora encaja con el objetivo científico del experimento: convertir las montañas en un punto de llegada para otros mensajeros, los neutrinos cósmicos, capaces de transportar información desde algunos de los lugares más remotos y violentos del universo.

Actualmente, está en marcha TAMBITO, un prototipo que servirá como banco de pruebas antes del despliegue completo de TAMBO, cuya finalización está prevista para 2028.

Si el proyecto alcanza sus objetivos, un valle de los Andes podría convertirse en un nuevo tipo de observatorio astronómico. No observaría estrellas ni galaxias mediante luz visible, sino partículas casi imposibles de detener que atraviesan el universo y que, al llegar a la Tierra, pueden revelar dónde se encuentran algunos de los aceleradores naturales más potentes del cosmos.

Suscríbete para seguir leyendo