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Fabián Pizarro Arcos

El proyecto JUNO avanza en la investigación de neutrinos

Este detector es clave para estudiar los neutrinos, que son partículas subatómicas muy escurridizas que resultan fundamentales para comprender el universo.


Por Yan Dongjie, Diario del Pueblo Online



Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen. [Foto: proporcionada a China Daily]

Con el inicio del llenado de agua en la piscina del detector, comenzó este miércoles la etapa final de la construcción del Observatorio Subterráneo de Neutrinos de Jiangmen (JUNO). Una vez se termine el proceso, para agosto del próximo año el observatorio comenzará la recopilación formal de datos.


El agua ultrapura, filtrada a través de múltiples etapas de un sistema especializado, se bombeará a la piscina de agua de 44 metros de profundidad a una velocidad de 100 toneladas por hora. Esta piscina, ubicada a 700 metros bajo tierra en Jiangmen, provincia de Guangdong, rodea el componente central de JUNO: un detector con una masa efectiva de 20.000 toneladas de centelleador líquido.


Este detector es clave para estudiar los neutrinos, que son partículas subatómicas muy escurridizas que resultan fundamentales para comprender el universo. Los neutrinos son abundantes en el cosmos, pero difíciles de detectar debido a sus débiles interacciones con la materia. El proyecto JUNO tiene como objetivo medir la jerarquía de masas de los neutrinos y los parámetros de oscilación. Esto podría ayudar a los científicos a desentrañar los misterios de las explosiones de supernovas, los orígenes del universo y nuevos fenómenos físicos.


Wang Yifang, director del proyecto, enfatizó la importancia de estas mediciones para el avance del conocimiento científico.


"Esto será fundamental para probar los mecanismos de explosión de las supernovas y explorar los orígenes y la evolución del universo", recalcó.


Para detectar neutrinos, la carcasa del detector central de JUNO está cubierta con tubos fotomultiplicadores que apuntan hacia adentro y convierten las señales de luz débiles en señales eléctricas. Cuando los neutrinos interactúan con el centelleador líquido, producen luz de centelleo, que es invisible para el ojo humano, pero proporciona datos cruciales para las mediciones. Estas interacciones son registradas por 45.000 tubos fotomultiplicadores, amplificando las señales por un factor de 10 millones. A continuación, los datos se analizan para revelar las propiedades de los neutrinos.


Una característica clave del detector JUNO es el uso de un detector Cherenkov de agua. La radiación de Cherenkov ocurre cuando las partículas cargadas, como los rayos cósmicos, se mueven más rápido que la luz en un medio en particular, como el agua. La radiación emitida por estas partículas es visible como un tenue resplandor azul, que el detector captura para distinguir las señales de neutrinos de los rayos cósmicos. Este sistema funciona en conjunto con un detector de seguimiento de rayos cósmicos, que ayuda a filtrar el ruido de fondo causado por los rayos cósmicos, lo que garantiza mediciones más precisas de los eventos de neutrinos.


El agua de la piscina también sirve como escudo contra la radiactividad natural de las rocas cercanas y las partículas secundarias producidas por los rayos cósmicos. Esto reduce la interferencia con el delicado proceso de detección de neutrinos.


En comparación con experimentos similares de neutrinos que utilizan centelleadores líquidos, el detector de JUNO es 20 veces más grande en volumen, tiene un rendimiento de fotoelectrones tres veces mayor y es dos veces más preciso en resolución de energía, alcanzando un 3 por ciento sin precedentes. Estos avances establecen un nuevo estándar para la investigación de neutrinos.


El proyecto JUNO es el resultado de una colaboración global en la que participan más de 700 científicos de 17 países y regiones. Una vez completado, será un centro líder mundial para la investigación de neutrinos, junto con el Hyper-Kamiokande de Japón y el Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) de Estados Unidos.


El observatorio contribuirá significativamente al esfuerzo global para descubrir las propiedades fundamentales de los neutrinos y profundizar nuestra comprensión del universo.


 


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