Un detector hecho de grafeno sería capaz de observar los neutrinos del Big Bang
Mediría unos pocos cm (en vez de kilómetros) y está basado en la superposición de decenas de láminas de grafeno de un átomo de espesor. Pero construirlo no es tan sencillo.
Uno de los detectores de neutrinos de la colaboración Bahía de Daya, en China / Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National Laboratory
Un equipo de investigadores compuesto por Hugo Terças, de la Universidad de Lisboa, y Carlo Alfisi, de la Politécnica de Milán, acaba de proponer el diseño de un nuevo tipo de detector de partículas, basado en el grafeno, con el que sería posible observar por primera vez los neutrinos procedentes del Big Bang. Un objetivo largamente perseguido por la Física y que hasta ahora había sido inalcanzable. Si tienen razón, la detección de estos ‘neutrinos de energía ultra baja‘ podría ayudarnos a bucear directamente en los primeros instantes de existencia del Universo. El trabajo ya puede consultarse en el servidor de preimpresiones ‘ arXiv‘.
Terças y Alfisi explican que su detector, hecho de finas láminas de carbono, es mucho más pequeño que los actuales.
Alargado y en forma de caja, tendría un tamaño de apenas unos cm y estaría compuesto por decenas de finísimas capas de grafeno, láminas de carbono de sólo un átomo de grosor.
Los neutrinos se encuentran entre las partículas más ligeras y difíciles de detectar de todo el Universo. De hecho, viajan a través de la materia como si no existiera, atravesando planetas de parte a parte como si no existieran. En este mismo instante, billones de ellos, procedentes del Sol y otras fuentes más lejanas, están atravesando cada cm de nuestro cuerpo sin que ni siquiera nos demos cuenta de ello. Los neutrinos son extraordinariamente abundantes, pero carecen prácticamente de masa y no tienen carga eléctrica. Por eso son tan difíciles de observar. Para hacerlo, los investigadores construyen enormes detectores de kilómetros de largo o sofisticados laboratorios subterráneos, enterrados a varios miles de metros bajo altas montañas.
Según el estudio, para que el nuevo detector reaccione bastaría con que solo unos pocos miles de neutrinos de energía ultra baja entraran en él, haciendo que el carbono pase al estado de plasma, similar a un líquido caliente y cargado. Después, estudiando el comportamiento del plasma, los científicos podrían deducir la velocidad y la masa de los neutrinos incidentes.
El ‘truco’ sin embargo, solo funciona si el detector está hecho de grafeno. Los electrones de otros materiales, en efecto, no reaccionan del mismo modo, es decir, no se combinarían en plasma tras su interacción con los neutrinos de baja energía.
«En cuanto a la física -explica Terças-, aquí tuvimos que pensar en algo completamente fuera de la norma». Y es que hasta ahora, los investigadores sólo habían construido detectores para neutrinos muy energéticos. Lo que Terças y Alfisi proponen en su estudio es otra forma de ‘escuchar’ al universo.
A pesar de sus ventajas, construir el nuevo detector basado en grafeno no será una tarea fácil. Según Terças, para conseguirlo serán necesarios nuevos avances en ingeniería y ciencias de materiales. En la actualidad, por ejemplo, resulta difícil hacer láminas de grafeno sin imperfecciones de un cm de grosor, mucho más de lo que se requiere para el nuevo detector, que tendría el espesor de un átomo. Cualquier imperfección en las láminas influirían en el comportamiento del plasma y harían imposible la detección de los neutrinos.
Cuando finalmente se consiga, el nuevo detector se convertirá en una herramienta de gran utilidad para probar las teorías actuales sobre el Universo primitivo y saber dónde estaban y cómo de rápido se movían los neutrinos justo después del Big Bang, y si de alguna forma ‘marcaron’ los lugares donde después empezarían a formarse las primeras galaxias.
