Neutrinos, la ventana para espiar a los esquivos agujeros negros

Los neutrinos están por todas partes, pero se comportan como partículas fantasma: casi no tienen masa e interaccionan tan levemente con la materia que son prácticamente indetectables.

Para producirlos y captar su presencia no queda más remedio que colocar una instalación científica a miles de metros de profundidad, con el fin de aislar su flujo y evitar la radiación cósmica, abundante en superficie. Hay varias diseminadas por el planeta (incluso en la Antártida), y otra en camino: el ‘Deep Underground Neutrino Experiment’ o DUNE.

Uno de los objetivos de todos estos equipamientos es descubrir la receta para ‘cocinar’ un agujero negro. Se sabe que pueden formarse cuando una estrella masiva (con una masa al menos ocho veces mayor que la del Sol) colapsa: se comprime y encoge debido a la acción de su propia gravedad, en una de las últimas fases de la vida estelar.

Sin embargo, no siempre ocurre. En el núcleo del  enorme cuerpo agonizante protones y electrones colisionan para formar neutrones, expulsando chorros de neutrinos hacia el exterior.

El fenómeno termina en una explosión o supernova. Lo más frecuente es que el astro acabe convertido así en una estrella de neutrones o una enana blanca pero, cuando algo falla, se transforma en un agujero negro. Los científicos aún no conocen las condiciones que determinan este giro, en qué momento sucede ni la manera en que nace y evoluciona (si es que lo hace) el fenómeno resultante.

Aquí entran en juego los laboratorios subterráneos. El de DUNE constará de dos enormes detectores rellenos de argón líquido. Aunque normalmente solo captarán los neutrinos producidos por un acelerador de partículas incluido en la instalación, tienen la capacidad de identificar una supernova y el nacimiento de un agujero negro.

En este último caso, los instrumentos tendrían que detectar un abundante flujo de neutrinos –característico de la supernova− y un cese, causado por el agujero negro al tragarse todas las partículas de sus alrededores.

Estas diminutas unidades son aún más difíciles de apreciar que las producidas por un acelerador ya que tienen cien veces menos energía. El argón de los detectores de DUNE les hará especialmente sensibles a los neutrinos electrónicos (uno de los tres tipos que se conocen).

Para tener una percepción global de todo el proceso, no obstante, es necesario combinar la información aportada por otras herramientas de potencia similar, como los detectores JUNO (China) y el futuro Hyper-K (en Japón).

Aunque de momento habrá que esperar hasta 2018 para que los expertos del CERN prueben un prototipo de detector diseñado para DUNE. Si todo sigue según lo previsto, el primero totalmente funcional será instalado en 2021.