El astrofísico e ingeniero argentino Marcos Santander habló en Aconcagua Radio sobre su participación en IceCube, el observatorio instalado bajo el hielo de la Antártida que permitió detectar neutrinos de alta energía. El proyecto, liderado por Francis Halzen y reconocido con el Premio Nobel de Física, busca revelar los secretos de los fenómenos más extremos del universo.
El astrofísico Marcos Santander, habló en Aconcagua Radio sobre su participación en el proyecto que permitió detectar neutrinos de alta energía provenientes del espacio.
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El astrofísico e ingeniero Marcos Santander, formado en la universidad pública y miembro de la colaboración científica del observatorio IceCube desde hace 17 años, habló en Aconcagua Radio, sobre su participación en el proyecto que permitió detectar neutrinos de alta energía provenientes del espacio. Además, comentó que la investigación es importantes para comprender los fenómenos extremos del universo.
La real academia de las Ciencias de Suecia reconoció con el Premio Nobel de Física al investigador Francis Halzen por concebir el observatorio IceCube y liderar la detección histórica de los neutrinos de alta energía de origen astrofísico. Estas elusivas "partículas fantasma", neutras e inmunes a los campos magnéticos, atraviesan la materia en línea recta y solo revelan su presencia mediante un tenue destello luminoso al chocar de manera excepcional contra el hielo profundo del Polo Sur, comentó Halzen.
La proeza científica e ingenieril cuenta con el protagonismo clave del astrofísico e ingeniero argentino Marcos Santander, formado en la universidad pública y miembro activo del proyecto desde hace 17 años.
El galardón otorgado a Francis Halzen consagró décadas de exploración en uno de los dominios más extremos e intrincados de la física contemporánea: la captura e interpretación de los fenómenos más violentos del universo. El máximo reconocimiento de la ciencia internacional premia la audaz concepción del telescopio IceCube —un gigante tecnológico sepultado a kilómetros de profundidad en la Antártida— y el posterior hallazgo de neutrinos de alta energía procedentes del espacio exterior.
Este hito abre una era inédita en la astronomía de multimensajeros, permitiendo rastrear el origen de partículas que viajan sin desviarse desde los rincones más lejanos del cosmos.
En esta epopeya científica se destacó la trayectoria del astrofísico e ingeniero Marcos Santander, graduado en la Facultad Regional San Rafael de la Universidad Tecnológica Nacional (UTN) y actual profesor en la Universidad de Alabama. Vinculado a la colaboración internacional IceCube desde 2009, Santander guardó un nexo directo con el nuevo laureado, quien integró su comité de tesis doctoral en la Universidad de Wisconsin-Madison.
Santander evocó la premisa física fundamental que motivó la obra: "registrar partículas que cruzan el espacio sin alterar su rumbo y que solo pueden ser detectadas cuando, por una rarísima coincidencia, colisionan contra el núcleo de un átomo en el hielo antártico, produciendo un leve destello de luz", comentó Santander. Ese singular mecanismo de detección ha "transformado un bloque helado en el corazón del continente blanco" en la ventana más prometedora para desentrañar los secretos de la materia y la energía extrema del universo.
Postulados teóricamente en la primera mitad del siglo XX y confirmados experimentalmente décadas después, "los neutrinos figuran entre los componentes más elusivos de la física de partículas", explicó Santander. Su apelativo popular de "partículas fantasma" obedece a su asombrosa capacidad para atravesar la materia densa prácticamente sin interactuar con ella. En este instante, miles de millones de neutrinos procedentes del Sol, de reacciones nucleares o del espacio remoto atraviesan la Tierra, las edificaciones e incluso nuestros cuerpos a cada segundo de manera completamente imperceptible.
Como aclaró Santander, "los neutrinos abarcan un espectro energético extraordinariamente amplio. Existen fuentes de baja energía producidas por la desintegración del material radioactivo terrestre, las reacciones de fusión en el centro del Sol o las explosiones estelares convencionales. Por el contrario, los neutrinos de alta energía —cuya existencia había sido predicha por la teoría pero jamás comprobada— requieren para su nacimiento entornos de aceleración cósmica desmesurados, como el entorno cercano a agujeros negros supermasivos en el corazón de galaxias activas".
Para comprender el valor único de IceCube en la astrofísica contemporánea, resultó fundamental contrastarlo con otros instrumentos insignia de gran escala, como el Observatorio Pierre Auger situado en la provincia de Mendoza, Argentina, en el cual Santander inició su carrera científica:
"Mientras Pierre Auger analiza rayos cósmicos cargados que sufren desviaciones por los campos magnéticos galácticos, IceCube captura neutrinos neutros que viajan en línea recta. Además, IceCube opera a energías ligeramente inferiores al techo ultra-alto de Pierre Auger. Pero, ambos observatorios buscan empalmar sus mediciones para componer un mapa integral de los aceleradores más potentes del universo", argumentó Santander.
"La construcción del telescopio IceCube constituye una hito supremo de la ingeniería en entornos inhóspitos", comentó el astrofísic . En 1988, Francis Halzen formuló una idea tan radical como visionaria: "para atrapar partículas que casi no interactúan con nada, era indispensable un volumen de detección colosal de al menos 1 kilómetro cúbico de un medio que fuese simultáneamente transparente, oscuro y abundante".
Desde la óptica ingenieril —que Santander analizó con rigor por su formación en la UTN—, edificar un tanque artificial de semejante magnitud en la superficie terrestre resultó una quimera infranqueable por costos y complejidad logística. "La respuesta no estaba en fabricar el contenedor, sino en utilizar un medio natural perfecto: el manto congelado de la Antártida", expuso Santander.
"El manto de hielo en el Polo Sur alcanza un espesor total de aproximadamente 3 kilómetros hasta tocar el lecho rocoso. Para instrumentar el detector, se perforó la capa superior (de 0 a 1.5 kilómetros) empleando un sistema de perforación por agua caliente. La zona activa de detección se desplegó entre los 1.5 y los 2.5 kilómetros de profundidad, donde la presión natural elimina las burbujas de aire, haciendo que el hielo sea extraordinariamente transparente y puro", comentó el astrofísico mendocino.
En esos pozos profundos se sumergieron cables equipados con cerca de 5,000 sensores ópticos altamente sensibles. Una vez posicionado el instrumental a 2.5 kilómetros de profundidad, la perforación de agua caliente se interrumpió, permitiendo que el agua se congelara de nuevo alrededor de los sensores. Esta matriz helada selló el equipo en un entorno de estabilidad física inigualable.
"Esta arquitectura natural dota al observatorio de una solidez excepcional", acotó Santander. Al estar sepultado y congelado en la profundidad antártica, el instrumental queda a resguardo de variaciones térmicas y mecánicas, operando como "un relojito" continuo con una eficiencia operacional del 99%. A pesar de sostener una red compleja de generadores y soporte técnico en el lugar más aislado del planeta, el sistema ha mantenido sus mediciones ininterrumpidas durante más de una década. "Muestra de su vigencia y constante evolución fue la reciente campaña del último verano polar, en la que el equipo logró instalar exitosamente 5 cables adicionales de sensores a más de dos kilómetros de profundidad", explicó.
El funcionamiento diario de IceCube encarna el paradigma de la Big Science o ciencia cooperativa a gran escala. La colaboración científica internacional congrega a más de 400 investigadores de 16 países. "Desde el corazón de la Antártida, el observatorio transmite datos de forma ininterrumpida que son distribuidos globalmente a distintos grupos de trabajo, los cuales mantienen un ritmo coordinado mediante dos o tres reuniones virtuales semanales y congresos presenciales semestrales", acotó el investigador. Estos encuentros presenciales van rotando entre las naciones participantes; tras celebrar su última asamblea en Bochum (Alemania), la comunidad científica se alista para reunirse en Wisconsin (Estados Unidos).
En la Universidad de Alabama, Marcos Santander encabeza un equipo de investigación cuyo trabajo diario ilustra la trastienda de este esfuerzo global. Santander dirige a tres estudiantes de doctorado concentradas en líneas de frontera: "una de ellas analiza si las ráfagas de neutrinos coinciden temporalmente con intensas llamaradas de rayos gamma emitidas por galaxias activas; otra investiga los procesos físicos del plasma y la materia alrededor de los agujeros negros supermasivos en los núcleos galácticos donde se engendran estas partículas; mientras que la tercera analiza la posible correlación entre neutrinos y brotes cataclísmicos de rayos gamma en el cosmos distante", comentó el profesor.
La trayectoria de Santander —que abarca 17 años de labor ininterrumpida en el proyecto desde sus estudios de doctorado en Wisconsin-Madison (donde Halzen integró su comité evaluador), su paso posdoctoral por la Universidad de Columbia en Nueva York y su consolidación como profesor e investigador principal— evidenció la excelencia e integración de los científicos formados en la universidad pública argentina en las iniciativas científicas más competitivas del planeta.
Ante la pregunta recurrente sobre la rentabilidad inmediata o la utilidad práctica de la investigación en astrofísica fundamental, la ciencia básica responde reivindicando su rol indispensable como cimiento del conocimiento humano. "La primera meta de la exploración espacial y subatómica es descifrar las leyes profundas de la naturaleza y comprender fenómenos de energía tan astronómica que resultan imposibles de reproducir artificialmente en la Tierra", acotó el investigador. De hecho, los aceleradores de partículas más potentes construidos por nuestra civilización no alcanzan siquiera el 1% de la energía que ostentan las partículas que viajan por el espacio.
Para ilustrar cómo la ciencia abstracta termina transformando la sociedad de formas impredecibles, Santander apeló a un elocuente paralelismo histórico con la mecánica cuántica. "A comienzos del siglo XX, la mecánica cuántica surgió como un cuerpo teórico puramente abstracto enfocado en dilucidar el comportamiento del mundo atómico, sin ninguna aplicación práctica en el horizonte. Sin embargo, el dominio de esas leyes fundamentales permitió décadas más tarde el desarrollo de los materiales semiconductores. Hoy en día, los semiconductores son el corazón de los microprocesadores, la telefonía móvil, la informática y la piedra angular que sostiene la economía global contemporánea".
Aunque la caza de neutrinos de alta energía no busque un rendimiento comercial inmediato, adentrarse en las propiedades desconocidas de la materia y la energía representa la inversión más sólida para impulsar las tecnologías revolucionarias de los siglos venideros.
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