Una antigua mina de oro en el corazón de Estados Unidos se está convirtiendo en una de las instalaciones científicas más extremas del planeta. El Laboratorio Nacional de Aceleradores Fermi (Fermilab), dependiente del Departamento de Energía de EE. UU., avanza en la construcción del mayor detector de partículas criogénicas del mundo, un proyecto que operará a –303 grados Fahrenheit (–186 °C) y utilizará el equivalente a cinco piscinas olímpicas de argón líquido por módulo.
El proyecto forma parte del Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), una iniciativa científica internacional diseñada para estudiar algunas de las partículas más enigmáticas del universo: los neutrinos. El denominado detector “far” de DUNE se instalará a más de 1,6 kilómetros bajo tierra, en la Sanford Underground Research Facility, ubicada en la ciudad de Lead, en Dakota del Sur, aprovechando la infraestructura de una histórica mina de oro reconvertida en centro de investigación.
El detector se construirá de forma modular durante varios años. Cada uno de los enormes módulos contendrá componentes ultrasensibles sumergidos en argón líquido, un elemento que debe mantenerse en estado líquido a temperaturas extremadamente bajas. Solo los dos primeros módulos requerirán, cada uno, un volumen equivalente a cinco piscinas olímpicas, lo que se traduce en cerca de 17.000 toneladas métricas de argón líquido por piscina, dada su mayor densidad respecto del agua.
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Para llenar únicamente el primer módulo, el equipo de criogenia de DUNE se prepara para recibir alrededor de 1.000 camiones de argón líquido a lo largo de aproximadamente un año, una operación logística de gran escala que debe ejecutarse bajo estrictos protocolos de seguridad. Posteriormente, colaboradores internacionales aportarán dos módulos adicionales, algo más pequeños, lo que elevará el volumen total de argón líquido del experimento a más de 50.000 toneladas.
El argón se mantendrá en enormes criostatos, diseñados para conservarlo a –303 °F y permitir el funcionamiento continuo del experimento durante unos 20 años. Según Fermilab, las obras en los sistemas criogénicos y en las estructuras de acero avanzan conforme al cronograma, con el objetivo de que los dos primeros módulos estén operativos en 2032.
Una vez llenos los criostatos, bombas externas recircularán de manera permanente el argón líquido a través de sistemas de purificación. En ese entorno, el detector comenzará a registrar interacciones subatómicas con un nivel de detalle sin precedentes. El DUNE permitirá obtener imágenes tridimensionales de alta precisión, fundamentales para medir oscilaciones de neutrinos y comparar el comportamiento de neutrinos y antineutrinos.
Los científicos esperan que el experimento aporte claves sobre la jerarquía de masas de los neutrinos, la posible desintegración del protón y la detección de neutrinos provenientes de supernovas, además de arrojar luz sobre una de las grandes incógnitas de la física moderna: por qué el universo contiene mucha más materia que antimateria. En ese sentido, la transformación de una mina de oro en una “nevera” subterránea extrema simboliza cómo la infraestructura minera histórica puede convertirse en plataforma para responder preguntas fundamentales sobre el origen y la estructura del cosmos.
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