Euskadi recibe 9,3 millones de euros para investigar el origen del universo

Investigadores del DIPC, UPV/EHU e Ikerbasque, con la participación de la Universidad de Harvard, consiguen la primera ERC Synergy para el País Vasco.

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Redacción. En 2007, la Comisión Europea creó el Consejo Europeo de Investigación (ERC por sus siglas en inglés) con el objetivo de fomentar la ciencia básica excelente en Europa, apoyando a los mejores investigadores e investigadoras de todos los ámbitos y de cualquier nacionalidad que desearan continuar su investigación en las fronteras del conocimiento. El ERC financia proyectos de prestigio que buscan desarrollar investigaciones novedosas y de alto riesgo. Desde su creación, la ERC ha tenido un impacto considerable en el panorama de la investigación europea.

De todas las ayudas que concede el Consejo Europeo de Investigación, las ERC Synergy son las más competitivas, con una tasa de éxito por debajo del 10%. Su finalidad es permitir a un pequeño grupo de investigadores e investigadoras principales y sus equipos reunir capacidades, conocimientos y recursos complementarios de una forma novedosa para abordar conjuntamente grandes retos en investigación.

El proyecto Synergy-2020 NEXT-BOLD ha sido concedido a Juan José Gómez Cadenas, Investigador Ikerbasque en el Donostia International Physics Center (DIPC), Fernando Cossio, Catedrático de Química de la Universidad del País Vasco (UPV/EHU) y director científico de Ikerbasque, y Roxanne Guenette, Profesora adjunta de Física de la Universidad de Harvard. Está dotado con 9,3 millones de euros y tiene una duración de 6 años. Se trata del primer proyecto de estas características que consiguen instituciones vascas, de hecho, aunque el proyecto cuente con una importante participación de Harvard, se ha originado, está coordinado y recae mayoritariamente en el País Vasco, en concreto en el DIPC y la UPV/EHU.

En palabras de Fernando Cossio, “en ciencia, lo más complicado es plantear una gran pregunta que es difícil, pero no imposible responder”. En esta línea, Juan José Gómez Cadenas ha subrayado que “para mí tiene dos vertientes extremadamente positivas: por un lado, conseguir una ERC Synergy proporciona los recursos necesarios para abordar lo que considero el desafío científico más importante de mi carrera. Por otro, permite establecer firmemente una nueva línea interdisciplinar, desarrollada al alimón con Fernando Cossio en Euskadi. Tengo la curiosa sensación de sentir una conexión entre el equipo que formamos Fernando y yo y los hermanos Elhuyar. Con suerte, podemos aspirar a hacer un descubrimiento tan importante como el suyo”.

Proyecto Synergy-2020 NEXT-BOLD

Según el filósofo y matemático Leibnitz, la pregunta fundamental es ¿Por qué existe algo en lugar de nada? En la actualidad, esta pregunta se formula en términos más concretos: ¿Por qué nuestro universo está hecho de materia? ¿Por qué existe todo tal y como lo conocemos? Ello nos lleva a uno de los problemas más importantes sin resolver en física de partículas y, por ende, en la química. Dicho problema es el de la naturaleza del neutrino, que podría ser su propia antipartícula, tal como aventuró el malogrado genio italiano Ettore Majorana hace casi un siglo. Si ello fuera así, podría explicarse la misteriosa asimetría cósmica entre materia y antimateria.

En efecto, sabemos que el universo está hecho casi exclusivamente de materia. Sin embargo, la teoría del Big Bang predice que el universo primigenio contenía la misma cantidad de partículas de materia y de antimateria. Esta predicción es consistente con los “pequeños Big Bang” que se forman en las colisiones de protones en el gigantesco acelerador LHC (Large Hadron Collider) del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), donde siempre se observa una producción simétrica de partículas y antipartículas. ¿Dónde fue, entonces, a parar la antimateria del Universo temprano? Un posible mecanismo apunta a la existencia de neutrinos pesados que fueran su propia antipartícula y por lo tanto pudieran desintegrarse tanto a materia como a antimateria. Después de que toda la materia y la antimateria del universo se aniquilaran mutuamente (con la excepción de un pequeño exceso de materia), el resultado sería un cosmos hecho sólo del exceso de materia, de las sobras del Big Bang. Podríamos decir que nuestro universo son los restos de un naufragio cósmico.

Es posible demostrar que el neutrino es su propia antipartícula observando un raro tipo de proceso nuclear llamado desintegración doble beta sin neutrinos. Este proceso puede darse en algunos isotopos raros, como el xenón-136. El experimento NEXT, dirigido por Gómez Cadenas, sito en el laboratorio subterráneo de Canfranc, busca estas desintegraciones utilizando cámaras de gas a alta presión.

Hasta el momento, NEXT se centraba en observar la señal característica emitida por los dos electrones resultantes en la mencionada desintegración, pero dicha señal es extremadamente débil, pudiendo confundirse con el ruido de fondo debido a la omnipresente radioactividad natural. Sin embargo, si además de observarse esos dos electrones, se detecta el átomo ionizado de bario, que es también uno de los productos de la desintegración del xenón, tendríamos la señal inequívoca que buscamos, y la demostración experimental de que el neutrino es su propia antipartícula.

Ahí radica precisamente el reto al que se enfrenta el experimento NEXT, en identificar ese átomo de bario, algo que se creía imposible hasta hace bien poco. Pero, en una colaboración reciente entre Fernando Cossio y Juan José Gómez Cadenas, publicada en la prestigiosa revista Nature, han demostrado que es posible capturar el átomo de bario con una molécula capaz de formar un complejo supramolecular con este y de proporcionar una clara señal cuando esto ocurre.

El objetivo del proyecto Synergy-2020 NEXT-BOLD es diseñar, desarrollar y construir una nueva generación del detector NEXT con la capacidad de observar el ion de bario, basándose en un indicador molecular fluorescente y técnicas avanzadas de microscopía. Este experimento tendría un gran potencial para descubrir si el neutrino es su propia antipartícula, lo que permitiría responder a las preguntas fundamentales sobre el origen del universo.

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