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

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. 


Carlos Peña Garay: «Tenemos un modelo de sociedad capaz de adaptarse con agilidad a pequeños cambios, pero cuando nos enfrentamos a un cambio drástico el sistema no aguanta tan bien»

La nueva normalidad es un programa de entrevistas de Jot Down & MINI electric que nos acerca a destacadas figuras de la cultura y la ciencia para que nos cuenten la transformación de sus proyectos tras la vuelta a la no normalidad.

Desde la ventana del despacho de Carlos Peña Garay (Vegadeo, 1968) se puede ver la Estación Internacional de Canfranc, un impresionante edificio de estilo entre modernista y art déco con una historia fascinante. A la estación se llegaba en tren desde Francia por un túnel que atraviesa el pirenaico monte Tobazo, a ochocientos metros de profundidad. Tras el derrumbe de un puente en 1970, se suspendió el tráfico ferroviario y desde 1985 aloja el Laboratorio Subterráneo de Canfranc  (LSC).

Vamos camino al LSC en nuestro MINI electric desde Zaragoza. Son ciento cincuenta kilómetros con la subida al puerto de Monrepós. Carlos nos acompaña y, tras los primeros kilómetros, ya ha hecho los cálculos de consumo y asegura que llegaremos sin tener que recargar la batería. Tras poco más de noventa minutos, nos encontramos inmersos en el impresionante paisaje pirenaico donde el LSC tiene sus instalaciones. Carlos, que dirige el laboratorio desde 2018, nos explica que allí se están desarrollando experimentos avanzados en áreas como la astrofísica y la biología de sistemas.

Carlos es licenciado en Química y doctor en Física Teórica. Mientras hacía el postdoctorado en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton contribuyó a la resolución del problema de los neutrinos solares, que condujo al descubrimiento de la existencia de la masa de los neutrinos. Carlos es un apasionado de la ciencia y también un entusiasta de los coches. Tras conversar con él de temas tan variados como la materia oscura o el proyecto de desarrollo de respiradores en los que han estado trabajando durante la crisis del COVID-19, no puede evitar volver a conducir el MINI para llevarnos hasta el túnel donde hace poco descubrió la existencia de unas arqueas extremófilas que llevan viviendo dentro de la montaña desde hace millones de años.

¿Qué es y para qué sirve un laboratorio subterráneo?

Es una instalación especial donde lo que utilizamos es la cobertura que nos da la roca. Hay dos tipos: los de acceso horizontal en el caso de aprovechar un túnel de carretera o un túnel ferroviario o los de acceso vertical en el caso de las minas. Básicamente, se trata de un espacio para alojar experimentos o instrumentos protegidos por la mayor cantidad de roca posible.

¿Cómo es la nueva normalidad en la ciencia?

Para un laboratorio como este, que busca estar protegido por una montaña para alojar estos experimentos, que haya poca actividad alrededor es lo ideal. De modo que para aquellos experimentos que estaban tomando datos, el confinamiento ha sido muy bueno. Es lo que nos transmiten los grupos experimentales, tanto NEXT, como ANAIS, etc. Los datos obtenidos son de mejor calidad. Esa es la razón por la que también los laboratorios subterráneos o centros como este son interesantes para ondas gravitacionales, es decir, para todos aquellos experimentos que busquen sucesos muy raros y donde lo que necesitas es reducir el ruido al máximo y no quieres gente alrededor. Por lo tanto, para estos experimentos ha ido muy bien. Ahora, es verdad, para todos aquellos experimentos que estaban en fase de construcción supone un retraso porque la industria asociada se ha parado, porque todos los procesos burocráticos se han detenido. Esto significa un parón y ahora reiniciar actividades.

¿La crisis del COVID puede ser una oportunidad a nivel científico e industrial para cambiar el modelo económico?

Ojalá. Desde luego, cuando hay una crisis es cuando se producen oportunidades de hacer cosas nuevas. Tenemos un modelo de sociedad que se ha optimizado para ser ágil ante cambios menores, pero ha perdido robustez cuando la variabilidad es grande. Somos capaces de adaptarnos con agilidad a pequeños cambios, pero cuando nos enfrentamos a un cambio drástico el sistema no aguanta tan bien. Esto va a hacer que al menos algún sector estratégico se prepare para afrontar crisis de este nivel. En ciencia y en particular en tipo de ciencia que hacemos aquí, no esperamos un gran cambio.

El futuro es eléctrico: la autonomía homologa del MINI electric según WLTP es de 234 kilómetros. Nosotros fuimos de Zaragoza a  Canfranc Estación, subiendo un puerto de montaña, sin problema ninguno.

¿En el LSC habéis podido colaborar científicamente en la lucha contra la pandemia?

Sí, hemos intentado que los grupos experimentales que estaban en fase de construcción y han detenido su actividad trabajaran para dar apoyo a iniciativas para la lucha contra la pandemia. En particular, el grupo «Colaboración global del argón», del que forma parte el LSC y que hace experimentos para la detección de materia oscura, ha dado apoyo al desarrollo de un nuevo ventilador mecánico para las UCI. Este grupo lo forman más de cuatrocientos investigadores y la iniciativa, denominada MVM —Mechanical Ventilator Milano—, surge en Italia. Hemos desarrollado un modelo de ventilador respirador basado en las tecnologías y en el tipo de experiencia que hay en los experimentos que alojamos en laboratorios subterráneos como son los sistemas de gases, tanto en NEXT como en los experimentos de argón. En general, en cualquier experimento con gases nobles lo que necesitas es control de presión de gases y electrónica de precisión para ese control, y justamente los respiradores se basan en eso.

Habéis usado un conocimiento generado por investigación en ciencia básica…

Ha sido muy natural trasladarlo. La labor del laboratorio en el caso es apoyar a todo el grupo de argon dark matter, apoyar y consolidar el grupo español, y luego aportar los recursos de modo ágil para que se construya el primer respirador basándose en el esquema desarrollado internacionalmente.

¿Y cuál ha sido la respuesta de la industria? ¿Ha llegado al mercado?

Sí, a través del CDTI y con la coordinación del CIEMAT, tres empresas que están interesadas en el desarrollo se han unido al proyecto MVM España. El objetivo es que este tipo de tecnología sirva para producir nacionalmente en un futuro, es decir, tener una sede, una producción española de respiradores de incluso más calidad del que hemos desarrollado. Llevamos ya más de un mes con reuniones semanales con las empresas. Las empresas de hecho ya están integradas en el proyecto MVM España, y ahora la cuestión es ver cómo se integran todas a nivel europeo de cara a hacer una certificación conjunta para que este producto se pueda usar no solo en situación de emergencia, sino que sea un producto válido para el mercado de respiradores en UCI.

¿El LSC tiene libertad para decidir si abre una nueva línea de investigación?

El laboratorio tiene una doble actuación. Una, que es la que ha tenido desde el inicio y por la que se ha constituido, que es ser un HUB. Es decir, es un centro que lo que hace es permitir que grupos nacionales e internacionales puedan unir sus esfuerzos. El valor del LSC es realmente el valor de los grupos de investigación que atrae y que desarrollan su investigación aquí. En paralelo y desde hace aproximadamente tres años, también estamos desarrollando proyectos propios del LSC que no tienen por qué estar asociados a ningún experimento concreto de ningún grupo externo. Creo que va a ser un área donde se van a producir cambios significativos durante los próximos años.

¿Tenéis capacidad para atraer investigadores? El laboratorio se encuentra en medio de los Pirineos.

A priori puede parecer que la localización juega en nuestra contra a la hora de atraer investigadores, pero yo estoy convencido de que no es así. La gente va a donde pasan cosas, y aquí se están desarrollando proyectos muy importantes.

¿Los planes regionales de investigación científica e innovación tecnológica os ayudan?

Son muy importantes. La idea es incorporar personal financiado por entidades externas y que estén residiendo aquí. Es una figura que va a crecer y de hecho creo que llegará a dotarnos del cincuenta por ciento de nuestro personal.

En este sentido, el LSC es una ICTS.

Sí, es una instalación científica y técnica singular.

¿Este sistema está implementado en otros países?

Probablemente, hay cosas similares. Existen los National Labs en Estados Unidos, donde cada laboratorio tiene circunstancias peculiares y típicamente se especializa en un área. Las ICTS tenemos unas reglas comunes y una coordinación desde el ministerio. Mi experiencia personal es que funciona muy bien. Somos centros relativamente jóvenes y realmente muy ágiles, estamos funcionando, estamos creciendo. Es verdad que los últimos dos o tres años han sido especialmente complicados porque al no aprobarse los presupuestos generales del Estado se complica la ejecución de las inversiones. Las ICTS han dado una vía nueva muy útil a la ciencia y a la tecnología en España porque aportan excelencia a todos aquellos grupos, consolidados o no, de centros de investigación.

¿Qué te ha parecido la foto de la entrevista de Pedro Duque en El Mundo?

Hay fotos mejores de Pedro Duque. Tengo que decir que estamos muy contentos con el ministro. Vino a visitar el LSC y la visita es una forma de dar visibilidad y reconocimiento al trabajo que hacemos. También demuestra tener un conocimiento más cercano de lo que está pasando en cada una de estas instalaciones que forman la red de ICTS, de las que también forman parte otras instalaciones como el Centro de Supercomputación en Barcelona. Claramente, su campo de gran experiencia es el espacio, así que seguro que será un candidato fantástico para dirigir la ESA.

¿A ti te parece que ha sido un buen ministro?

Yo diría que ha mostrado un gran interés por el estado de la ciencia en nuestro país y ha intentado hacer todo lo que está en su mano, pero mientras no haya unos presupuestos generales del Estado en el área de la ciencia aprobados por su ministerio, no sabremos realmente el alcance de su gestión. Hasta ahora lo que ha podido ejecutar es con presupuestos de 2018.

Puede ser que con la salida de Pedro Duque se fusionen ciencia y universidad en un solo ministerio. ¿Qué te parece?

Son ya unos cuantos años, décadas, y he seguido muchísimo los argumentos a favor de si universidades e investigación tienen que estar juntos o no. Y son válidas las dos opciones. Obviamente, si están por separado exigen una coordinación en aquellos temas comunes, y hay muchas áreas claramente interrelacionadas. Que ciencia vaya con tecnología e industria también es muy relevante. Ciencia e innovación le da un empuje a la ciencia que le hacía falta desde hace años, mientras ciencia y universidades se enfoca más en lo formativo. Me parece que las dos son soluciones viables, probablemente incluso son soluciones alternativamente válidas en momentos concretos.

¿Hace falta un Ministerio de Universidades?

Claro. Podemos llamarlo ministerio o lo podemos llamar dirección general, pero sí se necesita que haya una autoridad que proteja la gran libertad que tienen que tener las universidades. Un autoridad más centrada en coordinar que en regular.

¿Y que evalúe?

Sí, las universidades tienen que ser evaluadas. Una de las virtudes que tienen las universidades en este país es la homogeneidad que hay entre ellas, con una calidad media bastante alta. Incluso las que tienen menos recursos tienen un nivel razonable de calidad. Cuando tienes un sistema donde evalúas mucho más, penalizas aquellas que están en situaciones peores. Entonces, sí, se tienen que evaluar, probablemente no más sino que se tienen que evaluar mejor.

¿Cuando dices que tienen un nivel razonable, te refieres de enseñanza, de investigación?

Lo que quiero decir es que no hay una gradación excesiva de nivel, tanto científico como educativo, entre el conjunto de universidades, y eso es de un gran valor. Facilita las oportunidades de formarse a cualquier estudiante independientemente de su localización. Hay gente que no se puede permitir ir a otra ciudad a estudiar porque es una mejor universidad. Entonces, tener un sistema con una razonable homogeneidad es bueno. Si la homogeneidad lo que hace es tasarnos a todos por abajo, es malo. Y por eso es muy importante evaluar y evaluar bien.

En España, los doctores quieren acabar en el mundo académico, mientras que en Alemania o Estados Unidos prefieren el sector privado. ¿A qué se debe y cómo influye esto en la economía?

Depende un poco del área de la que hablemos. En biología sí que hay un tejido empresarial importante y muchos doctores van a la empresa privada. En otras áreas como la física es mucho más difícil, ya que no hay demanda en el sector privado, eso conduce a que los doctores acaben trabajando en el ámbito público. A nivel internacional, cuando no tienes una industria tecnológica te es difícil competir. Yo soy razonablemente optimista y espero que poco a poco vayamos mejorando esa incorporación de doctores al sector privado.

En tu época de doctorado estuviste en un movimiento que denunciaba la precariedad laboral de los doctores en el mundo académico. ¿Crees que habría que informar a los estudiantes sobre sus posibilidades y su futuro como doctores en este país?

Recuerdo todo en aquellos años, desde 1998 a 2002. No había ninguna perspectiva para los predocs. Había un sistema de becas donde cada una era diferente, algunas ni siquiera llegaban a un salario digno, y se pagaban con un retraso de tres a seis meses. Cuando las instituciones públicas quieren que la gente se organice lo que tienen que hacer es lo que nos hicieron: tratarnos mal. Entonces, la gente al final con mucha insistencia es capaz de organizarse. Yo viví los primeros cambios que puso en marcha el recientemente fallecido Rubalcaba. Se empezaron a unificar las becas tanto del Estado como de las distintas comunidades autónomas para que tuviesen unas condiciones similares y se pagasen de forma correcta. Se solicitó cambiar las becas por uno de beca y tres años de contrato. Se aprobó el dos más dos y ahora ya está en cuatro. No obstante, aún no se ha hecho lo suficiente y sigue habiendo doctores precarios.

El programa Ramón y Cajal vino para mejorar las condiciones, pero sigue sin estar bien definido y lo van mejorando con el sistema de prueba y error. También está el programa Torres Quevedo, que intenta hacer esta transferencia de doctores a la industria y ha tenido muchísimos casos de éxito, particularmente en la industria farmacéutica y bioquímica.

En ese sentido, el programa Ramón y Cajal, que es un programa de estabilización de investigadores junior, lo están recibiendo investigadores mayores de cuarenta años…

El programa Ramón y Cajal nace en 2001 cuando yo me voy a ir a Estados Unidos. Era el año 2003, haciendo un postdoc en Princeton, la información que me llegó era que iban a contratar a dos mil quinientos investigadores. Recuerdo comentárselo a John Bahcall, entonces mi jefe y una gran figura de la astronomía y la física, y me dijo: «¿Y de dónde vais a sacar a tanta gente?». Es verdad que había un tapón, mucha gente que llevaba años dando vueltas en condiciones precarias, pero es difícil que un programa lo resuelva todo en un año. Los programas tienen que ser de largo recorrido. Entonces, se contratan a un montón de ramones y cajales y cuando terminan su periodo llega una crisis económica y no los puedes estabilizar generando un daño internacional al programa. Perdimos a un capital humano espectacular. Y sobre todo provocó un gran daño de imagen. El programa Ramón y Cajal tiene que tener fechas y plazos bien delimitados, siempre los mismos, no tienen por qué cambiar en cada convocatoria.

Tú eres doctor en Física. ¿Qué tal la carrera de Física?

(Risas) Empezaré contándote que soy el décimo primero de una familia de quince hermanos y, como mi padre falleció cuando yo era joven, mis hermanos mayores, algunos buenos estudiantes, tuvieron que ayudar a la familia. Yo fui el primero en ir a la universidad. Aunque soy de un pequeño pueblo de Asturias, por razones casi accidentales, hice los años de bachillerato y COU en un centro de Valencia. En aquella época no tenía ni idea de nada salvo de estudiar, que era lo que se me daba bien. En COU, en la asignatura de Física, el profesor básicamente dedicó el noventa por ciento del tiempo a estática y dinámica, y aunque inicialmente me pareció muy divertido luego me cansó. Sin embargo, en la asignatura de Química, el profesor nos dio algunas clases de física atómica y cuántica. Y yo pensé: esto es lo que quiero hacer, e hice la carrera de Química. Según la iba haciendo, ya en segundo, me di cuenta de que igual tenía que haber hecho Físicas. Total, que terminé Químicas y empecé un doctorado. En aquella época además dormía en el laboratorio. Como me gustaban muchísimo las matemáticas me fui de oyente a algunas clases de Físicas.  Al año decidí que no seguía con el doctorado y con esta visión apasionada que tengo de la vida, me fui a hacer Físicas.

¿Por qué dejaste el doctorado?

Tuve una señal muy clara. En el verano antes de empezar el doctorado me fui a una escuela de verano en Ávila a estudiar mecánica cuántica, lo pasé muy bien. Al año siguiente hice lo mismo pero en las  Azores. Al acabar este segundo curso de verano me di cuenta de que mis compañeros del curso estaban a años luz de mí y que el año de doctorado durmiendo en el laboratorio no me había aportado nada. Entonces pensé: esto no puede ser el camino, así no puedo seguir, y me matriculé en Físicas.

¿Y te convalidaron muchas asignaturas?

De hecho esa historia es interesante. Voy el 30 de abril y pregunto por las convalidaciones, y entonces, por razones que nunca me explicaron, te convalidaban no poniéndote la nota que tenías, sino que te ponían todo aprobado. Y bueno, eso no me interesaba, yo quería buenas notas. Total, que me cambio a primero, hago los exámenes y todo me resultó muy fácil. Hice el resto de la carrera de Físicas en tres años. Y además como no tenía beca, trabajaba. Había creado fama e iba más rápido que otros y empecé a tener estudiantes de mi propia carrera. Estudiaba para mi curso pero también daba clases del curso anterior. Esto fue una formación tremenda. Y luego los fines de semana iba a trabajar a un restaurante en El Saler, y ahí aprendí toda la cultura de arroz que tengo (risas). Lo pasé muy bien en ese periodo. Por un momento pensé que ya era mayor para comenzar en investigación y me presenté a un trabajo de comercial de algo. Fui, hice una entrevista y me dijeron: mañana por la mañana empiezas. Y por la mañana me asusté y dije: no, quiero seguir con mi sueño, y entonces conocí a Concha González-García.

La entrevistamos en Jot Down.

Para mí fue determinante. Cómo puedes con la misma información elegir una cosa que te va fatal y otra cosa que te cambia la vida para bien. Fue un doctorado apasionante y me entregué completamente. Ahí fue donde me encontré por primera vez con los neutrinos.

Cuéntanos un poco la temática de tu doctorado.

Estábamos en 1998 y ese año pasa una cosa fantástica en el mundo de los neutrinos, Takaaki Kajita presentó al mundo el descubrimiento de que los neutrinos que se producen en la atmósfera a partir de los rayos cósmicos oscilan entre dos identidades en su vuelo hacia la Tierra. Esos neutrinos, si te vienen directamente al detector desde el cielo o te vienen cruzando por abajo, cambian en número para cada sabor. Para comprobarlo se utilizó un detector gigante de agua con fotomultiplicadores llamado Superkamiokande, que es capaz de reconstruir la dirección de la partícula cargada que genera el neutrino al interaccionar en el agua o en la roca de alrededor. Recuerdo que tras ese descubrimiento Concha me dijo la siguiente frase: «Ahora ya se ha demostrado experimentalmente las oscilaciones de neutrinos. Ahora quedan los neutrinos solares», y me dijo «vamos a trabajar en neutrinos solares». Y entonces se fue a Brasil. Me marcó unos deberes, unos artículos y se fue. Fue un momento muy afortunado para mí, ya que trabajé con otro estudiante del doctorado, Pedro Cunha de Holanda, con el que me entendí muy bien. En tres meses empapelamos el despacho de plots, de figuras. Concha vio esa habitación llena de papeles y dijo «estos tíos valen», y se puso a trabajar sin parar durante tres años consecutivos colocándonos en la frontera de esa área del conocimiento. Ahí es donde nos conoce John Bahcall, que nos denominó en una conferencia internacional muy importante como los «speedy spaniards».

Tú te pusiste a trabajar con dos figuras muy importantes en el campo de los neutrinos. ¿Cómo ha sido la relación con este grupo?

Los científicos tenemos algunos patrones, aunque obviamente hay mucha variabilidad. Primero, la intensidad con la que típicamente para tener éxito te dedicas a esto hace que luego te guste que te reconozcan el trabajo, y obviamente este es un trabajo en el que aunque existe una parte muy significativa de colaboración es muy importante que se reconozca la autoridad y la propiedad de tus ideas. Colaboramos y competimos, como dijo Ayrton Senna: «El segundo es el primero de los últimos». Pasan cosas muy divertidas, como cuando tienes una conversación con un jefe y primero habla de «tu idea», y el siguiente día ya es «nuestra idea», y al otro día ya es «mi idea». Esas líneas a veces no están definidas y se generan complicaciones que hacen que las relaciones entre científicos vayan variando. Esto es una forma muy suave y elegante de decir que a veces hubo relaciones un poco complicadas dentro del grupo, pero era un grupo muy competitivo que ha hecho que Valencia sea conocida a nivel internacional y uno de los centros top de física, tanto experimental como teórica en el ámbito de los neutrinos.

Si tu tesis va sobre energías solares entonces podrás explicarnos cómo brilla el Sol…

La explicación de cómo brilla el Sol tiene detrás una historia fascinante relacionada con su edad. Cómo brilla el Sol tiene que ver con cómo está emitiendo energía y por tanto, con cuánto va a durar emitiéndola. Los grandes físicos de finales del XIX creían que ya entendían todo en la naturaleza y dedujeron que el Sol funciona básicamente con las leyes de la termodinámica y, por lo tanto, conociendo el calor que está emitiendo se puede estimar su vida. La vida del Sol, se estimaba en aquella época, era de unas decenas de millones de años. Luego llega un grupo de científicos liderado por uno de los pocos grandes genios, que es Charles Darwin, y basándose en la observación de pájaros en distintas islas y otras acumulaciones de observaciones, se ponen las bases de la teoría de la evolución, y según esta estima la edad de la Tierra en cientos de millones de años. Ahí se da una de las grandes batallas para entender cómo es el Sol.

Esta historia continúa cuando llega la era nuclear y empezamos a entender que hay otra fuente de energía, que es el núcleo; entendemos cómo cambian los núcleos, cómo liberan energía, y al medir la masa del núcleo de helio se observa que falta masa, y se deduce que en la transformación de hidrógeno a helio sobra energía y que por tanto eso es una fuente de energía. Si uno ya hace los cálculos con esta nueva fuente se ve que entonces el Sol no vive en la escala de las decenas de los millones de años ni de los cientos, sino de los miles de millones, que es la edad estimada que le tenemos ahora: unos cuatro mil quinientos millones de años. El Sol brilla por mecanismos nucleares, la conocida fusión nuclear.

Entonces, parece que ya entendemos el Sol y de este modo ya no es interesante, deja de estar de moda en los años 60. En astronomía el Sol ya es un objeto conocido y están de moda las estrellas de neutrones, las grandes explosiones, otros fenómenos que se vuelven fascinantes. Pero hay un par de científicos que creen que se pueden observar los neutrinos del Sol. No les vale con la conclusión debe haber fusión, es decir, no les vale la teoría por un lado y algunos datos experimentales por otro, sino que quieren observar directamente por evidencia experimental que hay reacciones nucleares. Para eso hay que ver los neutrinos que se producen en estas reacciones nucleares. Ver directamente qué está ocurriendo. Y de hecho, ver qué está ocurriendo dentro del Sol, porque lo que vemos de fuera de él es una energía hace unos treinta mil años. Los fotones tardan en salir desde el núcleo a la superficie del Sol un promedio de treinta mil años.

El último gran avance que tenemos sobre neutrinos es del año 98, cuarenta años después de empezar. ¿Qué cosas faltan por saber?

Hay una serie de experimentos que van contribuyendo a dar más información y el experimento definitivo ocurre en Canadá, en el Sudbury Neutrino Observatory, que es un tanque de mil toneladas del agua pesada. Agua pesada cedida por el gobierno canadiense, no propiedad de experimento. Esta agua pesada tenía una propiedad que permitía observar los distintos tipos de neutrinos que venían del Sol y la suma de todos ellos. Con esos datos se descubre que en el viaje desde el Sol los neutrinos electrónicos deciden cambiar de personalidad y convertirse en los otros dos de su familia; eso se llama oscilaciones de neutrinos o conversión de sabor y de ahí se deduce que los neutrinos tienen masa. Ahora los neutrinos ya no son partículas sin masa, como predecía el modelo estándar, sino que son partículas con masa y nos tenemos que hacer la pregunta que ya hizo Majorana en los años treinta: «¿Es el neutrino a la vez partícula y antipartícula?». Y la respuesta a esa pregunta es la gran aventura que se desarrolla en el LSC de Canfranc.

Además de químico y físico eres experto en genética. ¿Cómo y cuándo se te ocurre meterte en una disciplina de la biología?

Siempre es un área que me ha interesado y en la que me he involucrado cuando he tenido la oportunidad. Tras tres cortas experiencias, al volver a España me invitan a la primera tesis doctoral que hace un estudio experimental de microbioma humano seguido en el tiempo. Aunque no entendí mucho de la tesis, me fijé en unos datos que me llamaron la atención, y en tres o cuatro días, sin haber leído mucho, sin tener mucha idea del campo, encontré una ley que me pareció curiosa. Un alumno mío de doctorado también se interesó y cambio su tesis sobre neutrinos por una sobre evolución de comunidades. Era un área que estaba en ese momento explotando y pudimos hacer algunas contribuciones muy interesantes de cómo está conectada la evolución de tu microbioma con lo que está pasando contigo, con la toma de antibióticos, ingesta de elementos externos, con tu estado de salud desde el punto de vista de obesidad, alimentación o incluso con otros estados de salud. Y es algo que puedes matematizar, que puedes reescribir con ecuaciones. Y ahí, para mí, se abrió el mundo, porque es una de las áreas en las que estoy trabajando con virólogos y con matemáticos. Se trata caracterizar este ecosistema interactuante de múltiples sistemas, con ecuaciones como se hace ahora, que son típicamente deterministas, muchas enlazadas pero incluyendo toda esta parte de la estocasticidad que dan todos los elementos que no controlas. Y esto está en la frontera del conocimiento y por lo tanto me pareció muy atractivo.

La mayoría de los experimentos que hay en Canfranc son de física, pero tu primera toma de contacto con el laboratorio fue un experimento de biología.

Yo venía con frecuencia al LSC para dar charlas y participar en eventos y el antiguo director, Alessandro Bettini, siempre me preguntaba en qué andaba metido y yo le decía que con temas de biología. Como el LSC quería crecer en otras áreas, además de la física, Bettini me animó a proponer una investigación en el área de biología. Un día caminando por el túnel se me ocurre que podía ser buena idea perforar la roca del túnel y ver lo que está viviendo ahí, y como el coste era tan bajo nos dieron vía libre. Encontramos una serie de bacterias arqueas viviendo que se quedaron aisladas cuando todas estas montañas estaban en el fondo del mar. Cuando se forman los Pirineos y desaparece el mar esa roca caliza los deja ahí, y están sobreviviendo quitándole la energía a los minerales. Son grandes supervivientes, obtienen energía tomando electrones de los metales.

¿Y esta arqueas se podrían encontrar en Marte ?

De hecho lo que se quiere hacer en Marte es perforar y ver si también hay extremófilos que estén vivos como estas arqueas. Otra de las cosas que queremos explorar, aprovechando que estamos debajo de una montaña, es una propiedad de inicio sorprendente. Sabemos que más radioactividad de lo normal daña la vida, así que se podría intuir que menos radioactividad les beneficiaría. Pues resulta que la baja radioactividad también es perjudicial para la vida. Tenemos un ruido presente que no vamos a evitar, que es el ruido que produce todo el espectro de ondas visibles y ultravioletas, que está generando toda la radioactividad y rayos cósmicos que están atravesándonos constantemente. Lo que pretendemos es que los físicos ayuden a los biólogos a trabajar en entornos controlados de radioactividad para entender cómo esta influye en los procesos celulares y, en definitiva, en la vida.

Carlos nos ha explicado cómo innovan en el LSC en la nueva normalidad, que no tiene por qué ser normal. Él la hace extraordinaria, y tú también puedes conectarte a esa corriente. La de una no normalidad conectada a un mundo más sostenible. El primer MINI 100% eléctrico es el mejor comienzo. Y empieza aquí https://www.mini.es/mini-electric


Subterránea

Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC).

Este artículo ha sido finalista del concurso DIPC de divulgación del evento Ciencia Jot Down 2018

Era un viaje como otro cualquiera, una aventura divertida, un trabajo fácil y original, o eso creía entonces. Hace unos días me decían que iría a un laboratorio subterráneo, así, sin más, encerrado en las montañas, y me hablaban de él como si de una zona secreta se tratase.

—Tiene el acceso restringido, pocos lo han visitado, allí se quiere cambiar lo que sabemos del universo —me decía el editor.

Y no supe hasta más tarde que este viaje sí cambiaría nuestras vidas para siempre, que esta experiencia me reafirmaría como una defensora de la ciencia y me llevaría a intentar cambiar el mundo. No sabíamos entonces que jamás volveríamos a ser los mismos.

Joan y yo nos subimos al coche. Lo dicho, era un trabajo más, así que, como buen ratón de biblioteca, me ajusté las gafas y me dispuse a dar una clase magistral a mi compañero de viaje sobre mis conocimientos. Ese fue mi primer error, luego vería que no sería el último. Joan se lo sabía todo, ajustaba objetivos y cámaras en su mochila como quien juega al Tetris mientras me hablaba de profundidades, de científicos extranjeros, de experimentos nuevos y sonreía como hacía siempre. Me había pillado otra vez. Me habló del experimento Next de física de astropartículas, de geología, y de un estudio nuevo, el Proyecto Gollum, que pretende buscar bacterias nuevas.

—Empollón —le espeté riendo—, siempre me haces lo mismo.

Habíamos atravesado poco a poco el Pirineo aragonés, disfrutando de cada matojo verde, de cada imagen nueva, de toda una montaña llena de árboles centenarios. El viaje no podía haber ido mejor y frente a nosotros teníamos ya la montaña del Tobazo.

Así llegamos a la entrada de la antigua estación de Canfranc. El viaje, ahora sí, empezaba realmente. Le hice una señal con las luces, Carlos nos esperaba en la entrada, junto a dos coches y a un grupo de jóvenes investigadores que no nos hicieron mucho caso. Le saludamos rápidamente y nos indicó que le siguiéramos con el coche, no había tiempo que perder.

Tal vez era solo mi sensación, pero parecía que nos metíamos en un búnker de la guerra, con grandes puertas metálicas que cerraban el paso a los curiosos y nos abrían a nosotros un mundo totalmente desconocido. Entendimos entonces la suerte que teníamos de poder estar allí. Viajábamos a lo que parecían los confines de la Tierra. Puerta metálica tras puerta metálica, nos acercábamos poco a poco a la zona cero. Intuíamos que esos pasillos que recorríamos en coche, esas carreteras subterráneas, nos darían un buen titular. Así, a 800 metros de profundidad, paramos los motores.

Bajamos de los coches y seguimos al equipo de científicos. Estaba claro que no nos iban a dejar parar ni un segundo.

Estábamos allí porque es una instalación especial, como el CERN, en Ginebra, o el Observatorio Kamioka de Japón, otras dos grandes obras maestras de la ingeniería científica. Aquí, la montaña filtra la radiación cósmica creando el «silencio cósmico». Este silencio es necesario para la investigación de sucesos naturales particulares como son la colisión con un átomo de neutrinos provenientes del cosmos o partículas de la invisible materia oscura. Esta materia oscura nos rodea, aunque no nos demos cuenta. De hecho, aunque los investigadores aún no tienen muy claro qué son, estas partículas forman el 85% de la masa del universo… Y queríamos que nos diesen todos los detalles de sus siguientes investigaciones porque, según los expertos, los resultados no tardarían en llegar.

Carlos, el nuevo director del centro, nos estaba poniendo las pilas. Íbamos de un sitio a otro. Hablaba de los límites de la física, de física nuclear y de astropartículas, de la detección de la materia oscura… De repente, se paró en seco y se giró.

—¿Tú crees que el neutrino puede ser su propia antipartícula? —me espetó Carlos. No esperó mi respuesta, dio la vuelta y siguió andando.

—Eh… —acerté a decir.

—Ya veremos, yo creo que sí —dijo como para sí—. En uno de los experimentos estamos buscando un tipo inusual de desintegración doble beta sin neutrinos, ya veremos —repitió. Y siguió andando.

Nos dejó hacer fotos por todas partes. Éramos solo dos, pero parecía que habíamos tomado el laboratorio. Para cuando me di cuenta, Joan ya estaba subido a una escalera y tiraba de flash. Los investigadores sonreían, se sabían protagonistas de la historia. Les habían dicho que íbamos y, claro, se habían puesto sus mejores camisetas, estaban todos «rotulados» con frases de apoyo a la ciencia y del propio LSC. Carlos me miró y me sonrió.

—¿Qué esperabas? —sonrió satisfecho—. Hemos venido preparados.

Y yo empecé a preguntar.

—Carlos, sé que diriges un proyecto un tanto peculiar. Aquí también se hace geología…

—Venid, os lo enseño… —y echó a andar sin mirar atrás.

Qué tendrán los físicos, que son los mejores sorteando preguntas. Será porque sus partículas también son esquivas.

Salimos de la zona de los experimentos y nos dirigimos hacia el túnel de Somport.

—Estamos trabajando en una zona muy interesante —avanzó—. ¿Queréis verlo?

No hubo dudas y echamos a correr detrás de él, mientras que el último flashazo de Joan rebotaba en las paredes.

Más adelante vimos unas luces, dos investigadores se afanaban en coger muestras. Cubiertos hasta las cejas, entre mascarillas, batas y guantes no había forma de saber quiénes eran. Así, agujereaban poco a poco el túnel…

—Hoy terminamos el muestreo —nos avanzó Carlos—. Tenemos que llegar hasta el Paleozoico y para eso ya no queda nada —sonrió.

Después de comer volvimos a los laboratorios, nos quedaba todavía mucho trabajo que hacer. Ni siquiera había empezado las entrevistas.

Mientras Carlos acompañaba a Joan a la Sala Blanca (allí guardaban todas las muestras que habían recogido en los últimos días), yo decidí acercarme otra vez a la zona de muestreo. Hacer las fotos les llevaría casi una hora, pensé.

Seguí avanzando. La luz de la instalación me llamaba, cambiaba de intensidad a cada instante, como siguiendo la luz de mi linterna. Enfoqué otra vez mientras me acercaba poco a poco. Qué raro, pensé.

Oí un ruido seco y caí hacia delante, estrellándome contra el suelo arenoso del túnel. Antes de desmayarme, todavía tuve tiempo de ver mi linterna tintinear tres o cuatro veces antes de apagarse definitivamente. La oscuridad me envolvió.

Desperté en el interior de la zona de experimentos, adonde me habían llevado a esperar a los servicios de emergencia, que pronto descubriría que nunca llegarían.

Antonio, uno de los investigadores más jóvenes y que hasta ahora había permanecido al margen, empezó a interrogarme, y me sonreía cuando yo adivinaba el número de dedos que me mostraba. Ni que fuese tan difícil, pensé. Mis ojos, poco a poco, se iban adaptando a la luz. El resultado de la experiencia era que, en la caída, me había golpeado en la ceja.

—No parece que tengas nada. Lo importante es que ves bien, y la herida no es profunda. Te has debido golpear contra la pared y luego al caer al suelo —me dijo Antonio.

Yo siempre defendí que fui atacada, que algo o alguien me golpeó y que eso me provocó la caída, no fue casual, alguien no quiso que viera algo. Pero no puedo probarlo, lo que pasó en el túnel se quedará en el túnel.

Y volvimos a la realidad de golpe.

—Estamos aislados —dijo Carlos mientras se ponía serio—. No va a venir nadie a ayudarnos.

—No lo entiendo, ¿qué ha pasado? —pregunté asustada.

—Han desaparecido las muestras —empezó a explicar.

—Sigo sin entender el aislamiento —insistí.

—Cuando te has desmayado… —empezó Carlos.

No le dejé seguir.

—Que me han golpeado, que yo no me desmayo sin más —repetí.

—Bien, eso no importa ahora —continuó—. Cuando hemos ido a buscarte al túnel, alguien ha desvalijado la Sala Blanca. Está patas arriba.

—¿Cómo? —pregunté. No me podía creer lo que estaba oyendo.

Alguien había abierto la Sala Blanca y había robado las muestras del túnel recogidas en los últimos días. Todas las muestras habían desaparecido, no habían dejado nada. No estaban destrozadas, no se habían caído, repetía Carlos en voz alta, las han robado. No estaban, él las dejó allí, sabía dónde estaban, y ya no estaban, era así de sencillo.

Carlos miró a Antonio, estaban seguros, no había sido casual, era un robo.

—Por eso —empezó a explicar Antonio—, en cuanto nos hemos dado cuenta hemos pulsado el botón de aislamiento. Nadie podrá salir de aquí hasta que comprobemos el protocolo para ver qué ha pasado.

Carlos guardaba una carta en la manga. Hasta entonces no nos había dicho que dos semanas atrás había enviado muestras fuera del laboratorio, con la máxima seguridad y, por lo visto, la mayor discreción, porque ni Antonio lo sabía. Al otro lado de estas paredes de roca alguien las había recogido y enviado a secuenciar.

De repente, el teléfono de la oficina empezó a sonar. Carlos echó a correr y descolgó el teléfono. «Son muestras de aquí, de aquí, sí, de Canfranc», oíamos decir a Carlos. Entonces, dejó caer el teléfono y echó a correr hacia la zona del túnel donde a mí me habían golpeado. Se paró en seco y se colocó frente a las luces, mientras sacaba un arrugado papel de su bolsillo y las encendía todas.

Le vimos apagarlas y encenderlas mil veces, y mirar a la pared. Nada, no sabíamos qué estaba haciendo. Volvió al teléfono, desanimado, dijo cuatro palabras y colgó. Abrió el portátil y me miró.

—Dicen que estamos ante algo único, pero yo no veo nada —balbuceó.

Así, enfrentado al botón de cargar correo, como en las películas, decidió pulsarlo y ya nada volvió a ser igual.

Se cargó el correo electrónico y Carlos empezó a leer. Leía y releía el correo y, de repente, echó a correr de nuevo y, esta vez sí, todos le seguimos. Corría como un loco.

Nos paramos detrás de él, casi con miedo a respirar. Nos hizo una señal y enfocamos las linternas hacia la pared. Nada. Y Carlos nos hacía señales para que siguiéramos. Nada. Pero entonces lo vimos, un gran destello en la roca, y nos quedamos atónitos. El silencio inundó el túnel por primera vez en mucho tiempo.

Veíamos una especie de masa eléctrica con distintas tonalidades, una materia extraña que parecía moverse impulsada por la luz que llegaba de nuestras linternas. La masa iba desde el azul más eléctrico al naranja más brillante, aunque parecía que el azul dominaba sobre los otros colores… Cada descarga, cada vez que el azul se intensificaba, provocaba el encendido en cadena del resto de colores y surgía una especie de ola que contagiaba al resto.

La cara de Carlos no podía ser más divertida, pasaba del asombro a la risita nerviosa sin parar, mientras miraba a la pared del túnel y comprobaba no sé qué en el papel arrugado que apretaba entre sus manos.

—Haz vídeo, Joan, tiene que ser vídeo —gritó—, así se verán los cambios ¡víííííííídeo! —y volvió a salir corriendo como un loco.

Este laboratorio subterráneo, oculto a los ojos de la mayoría, acababa de dar un giro de 180 grados a lo que los científicos sabían de las bacterias y, probablemente, de la energía. Carlos lo sabía, lo había conseguido, había descubierto una bacteria nueva. La secuenciación del ADN no miente, el descubrimiento era espectacular. Había descubierto a Gollum, un ser único, el extraterrestre de las profundidades…

Sabíamos que estábamos ante algo insuperable, ¿bacterias mutualistas? Ya estamos acostumbrados a otros animales realizando este tipo de colaboración; el tiburón y la rémora o las anémonas y el pez payaso. Unos cobijan y dan protección, los otros, vasallos fieles, son una ayuda imprescindible en todo caso.

Pasaron semanas. El equipo casi no durmió y, aunque hacían turnos infernales, nunca he visto a nadie tan feliz. Probaron mil experimentos con las bacterias, literalmente todo lo que se les ocurrió y que tenían a mano. Esa masa era la Torre de Babel, una mezcla de bacterias distintas trabajando conjuntamente, eso sí, dominadas por el «idioma común» de las bacterias azules.

Las sometieron a condiciones extremas de temperatura, oxígeno e, incluso, las sometieron a radiación, en fin, todo lo que pudieron. Y aunque comprobaron las cámaras de vigilancia, no habían descubierto qué había pasado con las muestras.

Volvimos a Canfranc semanas después para ver y fotografiar sus avances. Teníamos la exclusiva, nosotros contaríamos sus primeros resultados. Nosotros tendríamos el honor.

Paramos el coche y me lancé a abrazar al equipo, que ya nos esperaba en la entrada. Las caras lo decían todo….

—Lo habéis conseguido —grité.

Y volvimos a hacer el recorrido subterráneo a esos pasillos que conocía tan bien. Llegamos a la entrada de los laboratorios y bajamos de los coches. De repente, hubo un estruendo, se fue la luz y todo se quedó en silencio…

Ahora, han pasado ya diez años y el LSC se ha convertido en un lugar inundado de papeles. El trabajo que allí se hace ha llenado revistas científicas, ha copado portadas de periódicos de todo el mundo y ha abierto informativos. Ellos han cambiado el mundo y yo pude escribir sobre ello. Eso sí, nunca he contado la bromita que me hicieron en mi primer regreso a Canfranc. Mira que provocar un apagón… para que luego digan que los científicos no tienen sentido del humor.

Estos años nos han enseñado a todos que la ciencia no tiene límites, que no puede parar, que el siguiente descubrimiento siempre está por llegar. Y que las ideas, como les ocurre a muchos, no nos pillarán durmiendo, nos pillarán en las profundidades de la Tierra, en Canfranc, claro.

Y la bacteria ya tiene nombre, después de muchas peleas, se llama Subterránea, aunque yo la habría llamado Gollum, y no ha sido la única descubierta hasta el momento. Se trabaja con ella para averiguar con detalle cómo es capaz de condensar la energía. Es como es, esquiva y misteriosa… y es del Paleozoico.

Subterránea duerme ahora en un laboratorio de alta seguridad, como un tesoro único e irrepetible al que hay que estudiar, proteger y, esperamos, replicar… y científicos de todo el mundo hacen fila para conseguir unas pocas horas de trabajo en este lugar o ser los primeros en enterarse del avance de las investigaciones.

Muchos creen, yo entre ellos, que lo más grande está aún por llegar, esto no ha hecho más que empezar.


El espía que surgió del frío

Quien no haya leído esa obra maestra de John Le Carré, todavía está a tiempo de descubrir una de las mejores novelas de espías de la historia, un clásico que, en cierto modo define el género, con sus agentes dobles y sus dobles tramas que nos arrastran, inexorablemente, a un trágico final.

Pero —se preguntará el avispado lector—, ¿qué pintan Le Carré y sus espías en Faster than light? No era este un blog en el que se hablaba de ciencia en general y neutrinos en particular?

Así es. Pero el lenguaje tiene esas cosas. El diccionario nos da esta definición de espía:

Persona que observa o escucha lo que pasa […] para comunicarlo al que tiene interés en saberlo.

A lo que añade la de espía doble:

Persona que sirve a la vez a partes que son contrarias, rivales o enemigas.

Repitiendo pues. Se trata de un agente que nos trae (disimulada, sutilmente) información de algo que está pasando ahí fuera, algo que estamos interesados en saber.

Qué es «ahí fuera» depende, por supuesto, de lo provincianos que queramos ser. La parroquia vecina, el pueblo de al lado, la finca más allá del lindero, la comarca donde hablan otra lengua romance, el país que se extiende al otro lado de los Pirineos, o del telón de acero o del océano… O bien, «ahí fuera» puede referirse a lo que ocurre allende nuestro planeta, nuestro sistema solar y, ¿por qué no?, nuestra galaxia, que no deja de ser, en la escala apropiada, un arrabal chiquitito que la luz puede recorrer de punta a punta en poco más de cien mil años, un paseo si lo comparamos con la distancia al barrio más cercano (la vecina Andrómeda, que se encuentra a un millón de años luz), apenas un instante cuando lo ponemos en la perspectiva cósmica. El universo tiene un tamaño de unos trece mil quinientos millones de años luz. «Ahí fuera» es un sitio muy grande.

Y ahí fuera pasan cosas interesantes, de las que querríamos saber. Hay estrellas que se incendian, convirtiéndose en supernovas. Hay agujeros negros que están devorando su propia galaxia, con la misma voracidad con que Saturno devoraba a sus hijos. Hay nebulosas que se están cruzando en su deriva cósmica, enfrentando entre sí ejércitos de estrellas. Hay objetos misteriosos que envían pulsos monstruosos de rayos gamma que podrían aniquilarnos, de no ser por lo lejos que están… Sin embargo, no es fácil dar cuenta de todos esos fenómenos. Incluso la luz, el mensajero universal, es absorbida en el polvo que permea, tenuemente, el espacio intergaláctico, por no hablar de partículas cargadas como protones o electrones, zarandeados sin piedad por los campos magnéticos que se extienden por el cosmos.

Y sin embargo, hay un espía que puede mantenernos informados. La práctica totalidad de los fenómenos violentos a los que me he referido (supernovas, fuentes de rayos gamma, agujeros negros caníbales, a los que solemos llamar, con gran corrección política «núcleos activos de galaxias», o AGNs de sus siglas en inglés) vienen acompañados de emisión de neutrinos. O para ser más precisos, los modelos físicos que los describen nos predicen que así es. No teníamos la certeza experimental, de que, realmente, existiera esa quinta columna propagándose por las galaxias, informándonos de las catástrofes que allí acontecen.

No la teníamos hasta hace un año. En noviembre del 2013, la colaboración científica IceCube, dirigida por Francis Halzen, publica un histórico artículo en Science describiendo la observación de veintiocho sucesos, identificados como neutrinos de muy alta energía, cuyo origen, a todas luces, es astrofísico. Es decir, esos neutrinos no se producen ni en el sol, ni en las capas altas de la atmósfera (un fenómeno corriente, el de la lluvia de neutrinos, originada por las colisiones de rayos cósmicos de alta energía contra los átomos de aire que nos permiten respirar y nos protegen). Su origen es, o bien galáctico (supernovas) o bien extragaláctico (AGNs, y emisores de rayos gamma). Estos espías llevan consigo información que los científicos estudian para comprender mejor su origen y los mecanismos que los producen.

¿De dónde vienen? Del frío, naturalmente. No solo en el sentido literal, tras atravesar un millón de años luz de espacio vacío, donde la temperatura se aproxima al cero absoluto, sino también en el sentido de que son detectados en la Antártida, donde se encuentra el gigantesco detector IceCube (ver «Paisaje con neutrinos»), enterrado a dos kilómetros de profundidad, bajo el hielo.

Para comprender las proporciones gigantes de IceCube, basta con caer en la cuenta que el tamaño físico del chorro de partículas creado en el hielo por la interacción de estos monstruosos neutrinos extraterrestres es tan grande como el centro de una gran ciudad (el suceso que se incluye en la figura ocuparía todo el parque del Retiro y como puede verse en la figura se extiende por buena parte de la ciudad de Madison, ver también). Este chorro o cascada de partículas secundarias es tan grande debido a que la energía original del neutrino es fabulosa, nada menos que mil billones de electrón-voltio, o 1000 TeV. (Tera electrón-voltio, donde el símbolo Tera indica 1012 o billón). Por comparación, la energía de los haces de protones que giran en el LHC ha llegado, en su pico máximo a 4 TeV.

Es decir: el LHC cósmico que acelera estos neutrinos, lo hace hasta energías que pueden llegar a ser trescientas veces mayores que las que consiguen los sofisticados imanes superconductores del más poderoso acelerador que los humanos han construido. Pero los neutrinos en sí mismos no pueden acelerarse, ya que no tienen carga eléctrica. Ese acelerador cósmico de «ahí fuera», está lanzándonos chorros de partículas cargadas llamadas piones que al desintegrarse producen neutrinos. Pero a su vez, los piones se forman como producto secundario de alguna monstruosa interacción de otras partículas, probablemente fotones o protones.

¿Cuáles son los procesos exactos, cómo se producen esas catástrofes cósmicas? No lo sabemos exactamente, pero quizás Bert y Ernie (el nombre con el que se ha bautizado a los dos neutrinos más energéticos descubiertos por IceCube) y el resto de los neutrinos que surgieron del frío nos lo dirán algún día.

No hay novela de espías que no incluya un agente doble y ciertamente, la obra maestra de Le Carré no es excepción. También en esta pequeña fábula, el neutrino opera como tal, aunque el escenario sea un poco diferente al que hemos relatado. Ya lo he esbozado antes en este blog, pero vale la pena recordarlo de nuevo.

Se trata del universo primitivo, justo después del big bang (hace pues unos trece mil quinientos millones de años). Los protagonistas son dos ejércitos, el de la materia y el de la antimateria, enzarzados en una guerra sin cuartel cuyo único resultado previsible parece ser el de la destrucción mutua. La perspectiva no puede ser más sombría para el universo. Si nadie interviene, tras la batalla no quedará otra cosa que cuantos de luz, divina, sin duda, pero estéril. El cielo donde Dante situó a su Beatriz, no tendría sentido sin un infierno hecho de barro y materia, sobre el que elevarse.

Pero en esta contienda interviene un agente doble. Como Alec Leamas, el neutrino tiene la habilidad para cambiarse de bando, vistiendo, según le convenga, el chaquetón de la materia o el de la antimateria. Y como Leamas, el neutrino no es del todo imparcial. En sus desintegraciones, favorece algo más a la materia que a la antimateria, inyectando un ligero exceso de esta en el cosmos y por tanto permitiendo la existencia de una bandada de supervivientes que formarán, cuando termine la debacle, el universo que conocemos.

Un neutrino que puede ser a la vez materia y antimateria, es una partícula de Majorana y el objetivo del experimento NEXT es demostrar que tan extraña vocación es posible. Para ello se requiere otra vocación no menos extraña, la de físico experimental, tipos capaces de dedicar su vida a buscar, no ya una aguja en un pajar (eso sería fácil) sino un grano de arena en una playa, más o menos, la proporción que hay entre la señal que ansiamos detectar y el ruido de fondo que trata de enmascararla.

No hay historia de espías que tenga final feliz. Va en contra de la esencia misma del género. Alec Leamas cae acribillado junto al muro de Berlín, incapaz de seguir viviendo sin Liz. Bert y Ernie explotan contra el hielo de la Antártida. Pero quizás, como dijo el poeta, un final feliz no es necesario. Piense el lector que todos nosotros no somos, si se piensa bien, sino retazos del alma originaria de ese agente doble que al desintegrarse (al dejar de ser) hace posible el universo.

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Credit: Felipe Pedreros. IceCube/NSF

 


El bosón de Higgs y Xabi Alonso

Escribo estas líneas desde Figueira da Foz, donde participo en una conferencia para reconstruir imágenes usando detectores de radiación, IWORID2012. Es un buen ejemplo de sinergia en ciencia. En NEXT, un experimento que busca demostrar que el neutrino es su propia antipartícula, usamos una tecnología de reconstrucción de imágenes similar a la que se usa para reconstruir órganos en PET (Positron Emission Tomography).

En el CERN, entre tanto, se estarán ultimando los preparativos para el seminario del miércoles, las conferencias de prensa y la Higgsteria (el término viene de Twitter y no tiene desperdicio) que presumiblemente seguirá. Hoy ya había Higgsleaks en todos los medios.

Se dan al menos dos circunstancias desafortunadas con el bosón de Higgs. La primera, el nombre, que no puede ser más feo. No es nada personal contra el venerable Peter Higgs, uno de los científicos que contribuyó a formular el concepto y posiblemente candidato a premio Nobel del año que viene. Pero no me nieguen que entre neutrino de Majorana y bosón de Higgs hay una diferencia. Y es que Ettore Majorana, además de ser un físico genial y un personaje trágico, tenía un nombre bonito.

El segundo tropezón del bosón, valga el ripio, es la desafortunada idea de llamarle “partícula de Dios”. La historia del despropósito es como sigue. Leo Lederman, premio Nobel de física por el descubrimiento del neutrino muónico (junto a Melvin Schwartz y Jack Steinberger) decidió, allá por los noventa, escribir un libro de divulgación (a todos los físicos nos da por ahí, antes o después) y se le ocurrió la idea de llamar al bosón de Higgs, “The Goddamn Particle” (término que podríamos traducir por “la puñetera partícula”). El nombre venía a cuento de lo escurridizo y difícil de detectar que era el bicho en cuestión.

Pero hete aquí que el editor del libro ve el título que el Nobel propone: The Goddamn Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question? (La puñetera partícula: si el Universo es la respuesta, cuál es la pregunta) y rápido de reflejos como son todos en la profesión convence al laureado para cambiar a: The God Particle: If the Universe is the Answer, What is the Question? (La partícula de Dios: si el Universo…)

Con la iglesia, nunca mejor dicho, hemos topado. El título da a entender que hay una relación entre Dios, el Universo y el Higgs. El resto es historia y sobre todo histeria, o mejor Higgsteria. El bosón de Higgs, digámoslo ya, no tiene nada que ver con Dios. En cambio, tiene mucho que ver con una de las más venerables ideas en ciencia. El éter.

Ya hablamos del éter en este blog. Los físicos del XIX lo utilizaban para llenar el espacio, de tal manera que los campos electromagnéticos (la luz) pudieran propagarse en algo. El éter lumínico resultó ser innecesario, como también vimos, y la teoría de la relatividad dio buena cuenta de él. Pero otra de sus encarnaciones parece describir correctamente la realidad.

Figura 1.1. La Tierra tiene espín levógiro.

La Figura 1.1 muestra el sentido de rotación de la Tierra en torno a un eje que pasa (casi) por sus polos. La Tierra gira en el sentido contario a las agujas del reloj, o levógiro. Esta rotación (a la que podemos llamar espín) es una importante propiedad, responsable de que haya día y noche.

Figura 1.2. Los electrones y demás partículas elementales adquieren su masa cuando su espín “choca” contra el campo de Higgs.

Las partículas elementales tales como los neutrinos, electrones y quarks tienen una propiedad que los físicos denominamos espín y que puede relacionarse (al menos en sus matemáticas) con la de una esfera que rota en dirección levógira o dextrógira. De hecho, hasta hace pocos años el neutrino se consideraba una partícula sin masa. La propiedad que distingue un neutrino sin masa de un antineutrino (que tampoco tiene masa) es precisamente su espín. A diferencia del electrón, que tiene carga negativa (lo cual obliga a que el positrón, su antipartícula tenga carga positiva), el neutrino no tiene carga eléctrica, pero si no tiene masa “gira” en dirección contraria a las agujas del reloj (levógiro) mientras que el antineutrino lo hace en sentido contrario (dextrógiro).

En esta última década hemos demostrado que el neutrino tiene una masa muy pequeña. El valor preciso de su masa todavía no ha sido medido pero puede ser del orden unos diez millones de veces más pequeña que la del electrón. Esto quiere decir que el neutrino es “casi” levógiro y el antineutrino “casi” dextrógiro… pero no del todo. Por culpa de esta pequeña masa hay que permitir una pequeña componente dextrógira para el neutrino y levógira para el antineutrino.

O bien, podemos darle la vuelta a la tortilla e imaginar que el universo está lleno de un éter, el campo de Higgs, que se acopla (interacciona) con el espín de las partículas. Si la partícula es puramente levógira o puramente dextrógira, el campo no interacciona con ella. Si la partícula tiene una componente levógira y otra dextrógira, el campo se acopla a ella, esto es, la componente levógira choca con el campo y pasa a dextrógira que a su vez vuelve a chocar y pasa a levógira y así sucesivamente, tal como se ilustra en la Figura 1.2. Esta secuencia de choques dificulta la propagación de la partícula, le quita velocidad (los neutrinos sin masa, se mueven, como los fotones a la velocidad de la luz) y, por tanto, es equivalente a una masa. Cuanto más pequeña es la componente dextrógira (levógira) de la partícula (antipartícula), menos masa, el caso del neutrino y en menor medida del electrón. Si ambas componentes son del mismo orden, la masa es grande, el caso del quark top. Los fotones tienen un valor del espín diferente (no tienen dos estados, levógiros y dextrógiro) y, en consecuencia, no interaccionan con el Higgs y no ganan masa.

La masa del bosón de Higgs aparece cuando se forman “grumos” o condensados del campo de Higgs. Estos grumos podemos imaginarlos como perturbaciones locales del campo. En 1996, el físico inglés David Miller creo una tira de cómics que explica brillantemente el concepto. En la primera viñeta vemos una habitación llena de físicos. La habitación es el universo y los físicos el campo de Higgs. Pero con el permiso de Miller y para celebrar la Eurocopa, me permitirá el lector que me lo imagine más bien como una habitación llena de hinchas de la Roja.

En la segunda y tercera viñetas, una celebridad (Einstein para los físicos, Xabi Alonso para los aficionados por igual a la selección nacional y a Jot Down) entra en el cuarto. Einstein (Xabi) es una partícula, con una propiedad (su fama) equivalente al espín. Esa fama hace que los físicos (hinchas) se amontonen a su alrededor. Por tanto Einstein (Xabi) necesita mucho más tiempo para cruzar la habitación que un físico desconocido o un futbolista de segunda división. Es decir, los desconocidos no tienen la propiedad que les hace interaccionar con el campo de Higgs. Pero si el famoso se mueve despacio, teniendo que vencer una resistencia, la propiedad emergente es una especie de inercia, una fuerza que no le deja avanzar (a diferencia de lo que le ocurre al desconocido). En consecuencia, su propiedad la ha dado la masa.

La masa del bosón de Higgs se explica en las viñetas cuarta y quinta. Alguien lanza un rumor en la habitación (la alineación del equipo, un día antes del partido con Italia) y grupos de hinchas forman corrillos para hablar del tema. Este grupo no se desplaza igual de fácilmente que el aficionado en las berzas que no se entera de lo que se cuece y vaga por la habitación a sus anchas. Por lo tanto el corrillo ha formado un condensado, ha adquirido una masa. La masa del bosón de Higgs.

De acuerdo con el modelo estándar, un Higgs con masa entre 115 y 180 veces la masa del protón puede acomodarse sin necesidad de extender la tiránica teoría que lleva prediciendo el comportamiento de las partículas elementales desde hace cuatro décadas sin que nadie, excepto los neutrinos, le haya llevado la contraria. Así que podría ser que el descubrimiento del bosón de Higgs será el único y el último que el CERN anuncie. Esperemos que no sea así.

Por si no ha quedado claro: no hemos tenido que recurrir a Dios para explicar el Higgs. Nos basta con Xabi Alonso.