9,3 millones para investigar sobre el origen del universo: primera ERC Synergy para Euskadi

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Neutrino, antipartícula, NEXT
Fernando Cossio (UPV/EHU), a la izquierda, y Juan José Gómez Cadenas (DIPC, Ikerbasque), a la derecha, en la sede del Donostia International Physics Center (DIPC). Fotografía: Ángel L. Fernández.

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. 

ERC Synergy
Roxanne Guenette (Harvard University) en su laboratorio.

Más información: 

Ikerbasque – Fundación Vasca para la Ciencia 

IKERBASQUE es el resultado de una iniciativa del Departamento de Educación del Gobierno Vasco que pretende reforzar la apuesta por la investigación científica mediante la atracción, recuperación y consolidación de investigadoras/es excelentes de todo el mundo. 

Donostia International Physics Center (DIPC) 

El DIPC es un centro de investigación cuya misión es realizar y catalizar la investigación de vanguardia en física y disciplinas afines, así como transmitir la cultura científica a la sociedad. Ubicado en Donostia / San Sebastián, DIPC nace de la alianza estratégica entre instituciones públicas y empresas privadas. Desde 2008, el DIPC es un «Basque Excellence Research Center» (BERC) del Departamento de Educación del Gobierno Vasco, y recientemente en 2019 ha sido reconocido como Centro de Excelencia «Severo Ochoa» por la Agencia Española de Investigación. 

Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea (UPV/EHU) 

La Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea es la principal institución de educación superior del País Vasco y una de las más importantes de España en cuanto a volumen de resultados docentes, investigación, e innovación y desarrollo tecnológico. Actualmente está clasificada entre las 400 mejores universidades del mundo, según el ranking de Shanghái. La UPV/EHU cuenta con implantación en todos los territorios de la Comunidad Autónoma Vasca. Es una universidad pública, con vocación investigadora, enraizada en la cultura vasca, abierta al mundo, que desarrolla un importante liderazgo intelectual dentro de la sociedad en que se inserta y con un claro compromiso ético y social. Tres campus, veinte centros de estudio y una amplia oferta académica de grado y de posgrado son sus referencias académicas. Más de 50.000 personas acuden diariamente a la universidad, como alumnado, profesorado y personal de investigación y de gestión, para desarrollar su trabajo. La UPV/EHU tiene la calificación de Campus de Excelencia Internacional, concedido por el Ministerio de Educación tras una evaluación independiente, y ha impulsado, en colaboración con la Universidad de Burdeos, DIPC y Tecnalia, un campus transfronterizo único en Europa. 

Harvard University, EEUU 

Fundada en 1636, la Universidad de Harvard es la institución de enseñanza superior más antigua de los Estados Unidos. Es una de las universidades más influyentes del mundo y está clasificada en el puesto número uno en el Ranking Académico de 

Universidades del Mundo Shanghái. Harvard se dedica a la excelencia en la enseñanza, el aprendizaje y la investigación, y a desarrollar líderes en numerosas disciplinas que marcan la diferencia a nivel mundial. La Universidad, que tiene su sede en Cambridge y Boston, Massachusetts, cuenta con una matriculación de más de 20.000 estudiantes, incluyendo estudiantes de grado, de posgrado y estudios profesionales. Su comunidad académica está compuesta por unos 2.400 miembros y más de 10.400 puestos académicos en hospitales docentes afiliados. Entre los honores obtenidos por la comunidad académica de Harvard se incluyen 49 premios Nobel, 32 jefes de estado y 48 ganadores del Premio Pulitzer. 

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One Comment

  1. Excelente divulgación, señores. Con respecto al gran interrogante de Leibnitz y declarando mi incompetencia, me pregunto cuáles razones tuvo para formular no una pregunta, sino una hipótesis más simple: ya que toda la realidad que conocemos nace y muere, es mucho más fácil (y consolador) suponer que el, o los universos, poseen un mecanismo idéntico, naciendo, muriendo y, por supuesto, multiplicándose en una dinámica eterna, sin un principio y sin un fin gracias a esas misteriosas partículas que intrínsicamente son inestables y si, en algún momento no lo son por puro azar, no subsigue nada, y donde no hay nada, nadie puede hacerse esa pregunta pero no por mucho “tiempo” ¿Podría ser que detrás de esos agujeros negros haya en marcha un nuevo universo? Son sugestivas esas imágenes con sus centros densos y duros alimentándose de sus entornos como nuestros frutos y preparando nuevos, pero talvez con otro tiempo, otro espacio… Es sobrecogedora esta posibilidad, pero como siempre, nos acostumbraríamos.
    Es que somos hijos de la violencia,
    y no una mínima, una inmensa,
    sin razón. Inestables por decreto,
    causantes de dolor desde nuestro
    nacimiento, curiosos por azar y
    apasionados en no ser iguales
    a los demás… (y esta obstinada nuez
    dura de romper que, sin embargo,
    y en contra de mis predicciones
    pues su tiempo florido se ha ido
    siempre tiene restos para comer)

    Gracias por la lectura.

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