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Reportaje:FÍSICA | Grandes instalaciones

Ciencia de altura en el fondo de una antigua mina de oro

Una mina de oro en Dakota del Sur (EE UU), que alojó hace 40 años el primer detector de neutrinos solares del mundo, ha sido elegida ahora por la Fundación Americana de Ciencia (NSF, en sus siglas en inglés) para crear un gran laboratorio subterráneo. Allí se podrá investigar en física y cosmología, pero también se podrán explorar los secretos de la vida oscura que se desarrolla bajo tierra, se estudiará geología y geofísica y se explorarán soluciones novedosas de ingeniería subterránea.

La mina aurífera de Homestake, que se explotó desde 1876 hasta su cierre definitivo en 2001, tiene 600 kilómetros de túneles perforados y, según el nuevo proyecto, alojará salas experimentales a varios niveles, el más profundo a 2.200 metros bajo tierra. La roca sobre los laboratorios es la que proporciona el apantallamiento especial frente a los rayos cósmicos que llegan del cielo y que inutilizarían los detectores de alta precisión si se instalaran en la superficie. El Dusel (siglas en inglés de Laboratorio Subterráneo Profundo de Ciencia e Ingeniería) aspira a ser la mayor instalación científica de este tipo en el mundo. Actualmente hay varios laboratorios subterráneos en Europa, Canadá y Japón; en EE UU el más profundo está a un kilómetro de la superficie.

La comunidad científica estadounidense llevaba tiempo insistiendo en la necesidad de una gran instalación subterránea y la NSF decidió poner en marcha un comité internacional de 22 expertos para hacer una evaluación rigurosa de las diferentes propuestas. Entre cuatro proyectos, el comité ha elegido el de la Universidad de California en Berkeley para Homestake. De momento, el Dusel cuenta con un presupuesto anual de 3,7 millones de euros para realizar en tres años el diseño detallado. Su construcción y financiación definitiva deben ser aprobadas por el Congreso estadounidense.

Para los físicos, que llevan bastantes años aprovechando minas y otras construcciones subterráneas para usar la roca como protección de sus detectores, las futuras instalaciones de Homestake permitirán poner en marcha observatorios ultraprecisos sobre la masa de los neutrinos, el proceso de desintegración que podría indicar que esta partícula es su propia antipartícula, la desintegración del protón o la detección de ondas gravitacionales.

Pero no menos interesante se vislumbra la biología de las condiciones de alta presión y temperatura que los científicos quieren estudiar en el Dusel, en condiciones de aislamiento y esterilización perfectamente controladas, condiciones difíciles de lograr en perforaciones o explotaciones petrolíferas que se aprovechan para investigar organismos extremófilos de las profundidades de la Tierra. En la antigua mina de oro, los científicos buscarán seres vivos adaptados a vivir a altas presiones y temperaturas y muy diferentes de los dependientes de la clorofila, así como de los que habitan en la atmósfera y los océanos.

El estudio de la corteza terrestre, las propiedades de las rocas sometidas a las altas presiones del subsuelo y los procesos termales e hidrológicos son ejemplos de las investigaciones que los científicos de la Tierra y los ingenieros planean para el Dusel. También los expertos en secuestro geológico de CO2 aspiran a utilizar las nuevas instalaciones de Homestake.

Plan europeo de astropartículas

Para sacar el mejor partido posible de los esfuerzos científicos en astronomía, cosmología y física de partículas -o astropartículas, como se llama a menudo el ámbito donde se entrecruzan las investigaciones sobre el macrocosmos y el microcosmos-, un equipo de expertos de la red europea de agencias científicas ha preparado un primer plan de grandes infraestructuras científicas europeas consideradas prioritarias por su interés científico.

En la primera fase del plan, dado a conocer este verano, los expertos recomiendan iniciar los estudios de diseño de cuatro grandes infraestructuras entre las varias propuestas por la comunidad científica: el observatorio de rayos cósmicos europeo de nueva generación CTA, el detector Eureca de investigación de la materia oscura del universo; el gran detector Laguna para investigar la desintegración de protón y hacer astronomía de neutrinos, y el telescopio Einstein, un observatorio de nueva generación para ondas gravitacionales. El comité de 24 expertos, bajo la presidencia del alemán Christian Spiering y con la presencia de tres españoles, ha destacado también su apoyo al telescopio de neutrinos de alta energía KM3, en el mediterráneo, cuyo precursor Nemo funciona en las costas italianas.

El plan será discutido a fondo en una reunión que se celebrará el 21 y 22 de septiembre próximos en Amsterdam.

El objetivo de estas grandes instalaciones (laboratorios subterráneos o con telescopios espaciales, antenas y experimentos en órbita) es intentar responder preguntas fundamentales como: ¿De qué está hecho el universo? ¿Cuál es el origen de los rayos cósmicos? O ¿cuál es la naturaleza de la gravedad?, según adelantan la red europea de agencias Aspera y el consorcio de astropartículas ApPEC, instituciones promotoras del plan europeo.

Estas grandes instalaciones también han de servir para profundizar en el conocimiento de fenómenos violentos del universo como las explosiones de supernova, las estrellas de neutrones y los agujeros negros.

* Este artículo apareció en la edición impresa del Miércoles, 5 de septiembre de 2007

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