Explicado: ¿Qué hace un telescopio en el lago más profundo del mundo?

Al final de la semana pasada, los científicos rusos lanzó uno de los telescopios de neutrinos submarinos más grandes del mundo llamado Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) en las aguas del lago Baikail, el lago más profundo del mundo ubicado en Siberia.

La construcción de este telescopio, que comenzó en 2016, está motivada por la misión de estudiar en detalle las escurridizas partículas fundamentales llamadas neutrinos y eventualmente determinar sus fuentes. Estudiar esto ayudará a los científicos a comprender los orígenes del universo, ya que algunos neutrinos se formaron durante el Big Bang, otros continúan formándose como resultado de explosiones de supernovas o debido a reacciones nucleares en el sol.

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El Baikal-GVD es uno de los tres detectores de neutrinos más grandes del mundo junto con el IceCube en el Polo Sur y ANTARES en el Mar Mediterráneo.

¿Qué son las partículas fundamentales?

Hasta ahora, el entendimiento es que el universo está formado por algunas partículas fundamentales que son indivisibles. En general, las partículas de materia que los científicos conocen en este momento se pueden clasificar en quarks y leptones. Pero esto solo se aplica a la «materia normal» o la materia de la que los científicos saben que está compuesto el cinco por ciento del universo. En su libro No tenemos idea, el dibujante Jorge Cham y el físico de partículas Daniel Whiteson argumentaron que estas partículas constituyen la materia que constituye solo el 5% del universo. No se sabe mucho sobre el 95% restante del universo, que los autores clasifican en materia oscura (27%) y el 68% restante del universo del que los científicos aún no tienen «idea».

Pero en el universo que los científicos conocen, la exploración física hasta ahora ha llevado al descubrimiento de más de 12 quarks y leptones de este tipo, pero tres de ellos (protones, neutrones y electrones) es de lo que está hecho todo el mundo. Los protones (llevan una carga positiva) y los neutrones (sin carga) son tipos de quarks, mientras que los electrones (llevan una carga negativa) son tipos de leptones. Estas tres partículas forman lo que se llama el bloque de construcción de la vida: el átomo. En diferentes combinaciones, estas partículas pueden crear diferentes tipos de átomos, que a su vez componen moléculas que forman todo: desde un humano, hasta una silla de madera, una placa de plástico, un teléfono celular, un perro, una termita, una montaña, un planeta, agua, suelo, etc.

¿Por qué los científicos estudian las partículas fundamentales?

Estudiar de qué están hechos los humanos y todo lo que los rodea les brinda a los científicos una ventana para comprender el universo de una mejor manera, al igual que es fácil comprender qué es un pastel una vez que se conocen los ingredientes de los que está hecho. Esta es una de las razones por las que los científicos están tan emocionados de estudiar los neutrinos (no lo mismo que los neutrones), que también son un tipo de partícula fundamental. Fundamental significa que los neutrinos, como electrones, protones y neutrones, no pueden descomponerse en partículas más pequeñas.

Entonces, ¿dónde encajan los neutrinos?

Lo que hace que los neutrinos sean particularmente interesantes es que son abundantes en la naturaleza, y alrededor de mil billones de ellos pasan por un cuerpo humano cada segundo. De hecho, son las segundas partículas más abundantes, después de los fotones, que son partículas de luz. Pero si bien los neutrinos son abundantes, no son fáciles de capturar, esto se debe a que no llevan carga, por lo que no interactúan con la materia.

Un sitio web desarrollado por Fermi National Accelerator Laboratory en los Estados Unidos afirma que los neutrinos son “una pista para la nueva física: formas de describir el mundo que aún no conocemos. También pueden tener propiedades únicas que ayudarían a explicar por qué el universo está hecho de materia en lugar de antimateria «. Así como las partículas subatómicas de la llamada» materia normal «pueden clasificarse en electrones, protones y neutrones, las partículas subatómicas que hacen La antimateria tiene propiedades opuestas a la materia normal. Aunque se sabe que existe la antimateria, todavía no sabemos por qué existe o cuán diferentes son las propiedades de sus partículas subatómicas de las de la materia normal.

Una forma de detectar neutrinos es en agua o hielo, donde los neutrinos dejan un destello de luz o una línea de burbujas cuando interactúan. Para capturar estos signos, los científicos deben construir grandes detectores. Un telescopio submarino como el GVD está diseñado para detectar neutrinos de alta energía que pueden provenir del núcleo de la Tierra o pueden haber sido producidos durante las reacciones nucleares del Sol.