Carlos Peña: "Buscamos la materia oscura; sabemos que existe pero aún desconocemos lo que es exactamente"

Carlos Peña, natural de AVeiga/Vegadeo, es físico teórico, actual director del Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC) y está implicado en algunas de las investigaciones más prometedoras del mundo de las astropartículas en la actualidad. Peña busca el origen del universo en los neutrinos, unas partículas que se han convertido en su verdadera obsesión. Pero todos sus esfuerzos no van enfocados en un único sentido; en el LSC también trata de desentrañar la naturaleza de la materia oscura.

-Pronto llegó su primer gran logro en el campo de la física teórica.

-Resolvimos un problema que era entender las reacciones nucleares solares. El sol convierte hidrogeno en helio, esa conversión se llama fusión. Lo que pretendemos hacer con los reactores de fusión que estamos intentando construir, porque son muy limpios, es unir hidrógenos para formar helio, y se libera energía. Los cálculos teóricos que había sobre cómo funciona el sol y el número de neutrinos que se generaban no cuadraban. En Princeton, en el Instituto de Estudios Avanzados, descubrimos el enigma. Realmente los neutrinos que se forman en el sol y llegan a los detectores, durante su viaje cambian de tipo. Por eso veíamos menos cantidad de la que se esperaba. Esta investigación formó parte de mi tesis y de mi tiempo allí. Nos sirvió para validar todo lo que habíamos entendido y nos dio repercusión. Al experimento que lo demostró de forma práctica le dieron el Nobel. Se basaron en nuestros cálculos.

-Al final volvió...

-Me presenté a una oposición del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en 2006, y me volví a España en junio de ese año. He estado de investigador del CSIC hasta este año, donde ahora estoy en servicios especiales, liberado para estar en el LSC de director. Tengo un alto cargo aquí, director de una instalación científica singular.

-¿Cuáles son las peculiaridades del LSC?

-El LSC es lo que se llama Instalación Científica y Tecnológica Singular (ICTS). Son instalaciones que forman parte de un programa que comenzó en España hace 20 años. El objetivo era contar con un espacio que permitiese desarrollar experimentos y pruebas con uso de equipamiento común. Instalaciones de última generación para el uso de una comunidad grande. El LSC cumple con esto. Es una nave de unos 1.600 metros cuadrados dentro de la montaña, aprovechando el espacio entre el paso del túnel que va de España a Francia por el Somport y el túnel ferroviario que se construyó hace cien años. La razón fundamental de montar un laboratorio aquí es que el sol y el resto de estrellas nos envían núcleos de átomos, rayos cósmicos. Estos rayos cuando chocan con la atmósfera producen muchas partículas. La roca de las montañas las para y no llegan al laboratorio. Esto hace que dentro de él podamos alojar detectores muy sensibles que estos rayos cegarían. Sería algo similar a cuando los humanos miramos al sol directamente y nos ciega. En nuestros experimentos buscamos nuevos procesos, nuevas partículas que necesitan aparatos muy sensibles para detectarlas. La montaña nos protege del ruido ambiental.

-Buscan materia oscura. ¿Qué es y cómo lo hacen?

-La materia que conocemos está formada por átomos de elementos de la tabla periódica. Al observar la materia por gravedad, hemos visto que hay cinco veces más materia que la que vemos por átomos (visible físicamente). Si miramos el movimiento y el giro de una estrella, podemos ver quién y cuánta materia la atrae. Podemos cuantificar cuánta materia atrae a las cosas que vemos. De esa manera, nos damos cuenta de que hay cinco veces más materia que la que atrae por átomos. Sabemos que está por su efecto gravitatorio, pero no sabemos quién es. Ésa es la incógnita que tratamos de resolver. Esperamos que estos detectores noten un pequeño efecto cuando pasan las partículas, ya que depositan una pequeña energía y pretendemos poder medirla. Nosotros tenemos buenas razones para pensar que van a depositar energía, pero no tenemos aún evidencia suficiente para asegurarlo. Algunos experimentos parecen que evidencian que se ve algo, pero aún no son consistentes, pueden ser contaminaciones.

-¿Y su investigación sobre los neutrinos?

-El otro experimento, se llama Next, y es muy ilusionante. Un átomo viene caracterizado por el número de electrones que tiene en el núcleo. Esto determina su química. El número de neutrones pueden ser variable, dependiendo de cuántos hay surgen sus isótopos. Hay algunos isótopos muy especiales porque parece que no se desintegran. No son estables del todo, pero parece que no se desintegran. Son átomos casi estables, que están viviendo mucho tiempo. Esos átomos con tantos protones y neutrones deberían desintegrarse. Y lo hacen muy raramente. Se desintegran en un proceso que emite dos electrones y dos neutrinos. Lo que buscamos es una desintegración muy especial. Buscamos un tipo de desintegración en el que el núcleo cambia, pero sólo emite dos electrones. Si eso ocurre demostraríamos una propiedad muy interesante del neutrino, que es su propia antipartícula.

-¿Qué debería decirnos eso?

-Demostraríamos que hay un nuevo mecanismo del origen de la masa, y tendríamos una pista de cómo empezó el universo. Creemos que el universo empezó con partículas y antipartículas, que hubo una batalla donde se aniquilaron entre ellas (al colisionar, la masa se destruye y generan luz). La materia se salvó porque había un pequeño exceso de partículas sobre antipartículas. Creemos que el culpable de este exceso fue el neutrino, por ser partícula y antipartícula, materia y antimateria a la vez.

-¿Qué consecuencias tendría de demostrarse?

-La primera es que los representantes del experimento ganarían el Nobel. Como implicaciones fundamentales habría que entender que se añadiría un nuevo sector a la física, nuevas partículas. También tendríamos una pista para entender por qué el universo sólo tiene materia. Desde el punto de vista práctico puede tener utilidades médicas. Hay un proyecto europeo para crear un prototipo de detector para la técnica PET (tomografía por emisión de positrones), que se usa para la detección de cánceres.

-Ahí entra el eterno debate entre investigación básica y aplicada.

-Muchas veces no se entiende bien lo que es aplicado o no aplicado. Cuando trabajas en un determinado problema en el que no conoces lo que hay, la respuesta es desconocida. Aplicado o no aplicado no es relevante, hay que resolverlo primero. Eso importa cuando se descubre algo. Lo importante de la ciencia básica es que obliga a los humanos a explorar los límites del conocimiento, a buscar técnicas que están en la vanguardia, e indirectamente esos desarrollos tienen un montón de aplicaciones en las que no había pensado de inicio. Lo que le tengo que pedir a la investigación básica es que resuelva problemas de frontera, porque luego salen aplicaciones. Al contrario, puede no ocurrir, con el desarrollo continuado de la tecnología aplicada, no se llegaría a donde se llega con la investigación básica, que te fuerza a resolver problemas al límite. Una sin la otra no puede vivir. Y eso a veces no se entiende. Desde el punto de vista de un economista la investigación básica es potencialmente más rentable, pero más arriesgada. En cambio, tienes potencial de que ocurran cosas, porque esa investigación puede llegar más lejos a la hora de encontrar nuevas tecnologías. Las cosas completamente nuevas salen de ideas revolucionarias porque vas a la frontera de la ciencia. Si de cada diez investigaciones básicas, una te da un aspecto revolucionario, paga las otras nueve de sobra.

-Para todo esto se necesita financiación, ¿han notado el efecto de la crisis?

-En España tenemos muy buenos investigadores, hay claramente casos de algunos muy punteros. La dificultad en obtener recursos comparado con sus análogos en otros países es una desventaja. Los jóvenes se encuentran la dificultad de la perspectiva de futuro, no saber si va a haber recursos para que los que empiezan puedan desarrollar sus ideas. Es importante que se integren en actividades en las que somos competitivos a nivel internacional, pero también es clave que haya recursos para que ellos puedan crear nuevas cosas.

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