Diari de recerca | Tecnologia i enginyeria

Avui ens n’anem de visita a una de les instal·lacions científiques espanyoles que ha estat inaugurada recentment. El Laboratori Subterrani de Canfranc està localitzat a l’interior d’una caverna als Pirineus al costat del túnel que uneix França i Espanya per sota les muntanyes.

El laboratori va sorgir com una iniciativa d’un grup d’investigació de la Universidad de Zaragoza aprofitant un túnel de tren abandonat feia anys. Varen construir unes petites cavitats i varen estar realitzant experiments des de finals dels anys 80, liderant el camp de la física subterrània (perquè es realitzen els experiments sota terra) durant dècades. Degut a l’increment que ha tingut aquest camp després dels èxits dels experiments tal com el Superkamiokande, Kamland, SNO o els dels neutrins solars, per citar-ne alguns, varis laboratoris han anat apareixent a diferents llocs del món. Un d’aquests ha estat una iniciativa de diverses institucions espanyoles (Universidad de Zaragoza, Gobierno de Aragón y el Ministerio de Educación y Ciencia) per tal d’ampliar l’antic laboratori i equipar-lo al nivell dels millors del món donant lloc al Laboratori Subterrani de Canfranc.

Per què la física subterrània?

En la recerca de les últimes lleis que governen la naturalesa, els científics han anat estudiant processos més i més estranys, com per exemple, les interaccions de neutrins amb la matèria. Si els processos són rars poden veure’s emmascarats per processos o successos més comuns però sense gaire interès científic.

Això és fàcil d’entendre: imagina una capsa plena de boles de dos colors, unes blanques i les altres de color vermell. Pensa que volem trobar les boles de color vermell (o sigui, el succés que ens interessa). Això no ens resultarà difícil si tenim 1 bola vermella i 10 boles blanques, o inclús 100 boles blanques! Però pensa en una capsa en la qual tenim 1 bola vermella i 10²⁰  boles blanques (un 1 seguit de 20 zeros), això és gairebé impossible!

Aquestes boles blanques és el que els científics anomenen soroll i és un problema molt delicat per a trobar successos poc probables, com et pots imaginar. Aquest fenomen s’anomena soroll perquè és similar a escoltar una conversa amb tot un soroll de fons, tal com passa en un bar molt ple de gent, moltes paraules se’ns perden en el “soroll” de fons.

La realitat és inclús més complexa. Imagina, ara, que les boles no són totes blanques sinó que varien de color tot apropant-se al vermell. Moltes de les boles que traiem seran tan semblants al color que busquem que mai estarem segurs d’haver trobat el que buscàvem.

El que fem, doncs, en els laboratoris subterranis és reduir el soroll (les boles blanques) per tal de poder trobar el senyal que ens interessa (la bola vermella). La raó principal és que un dels sorolls més importants és el que ve de la radiació còsmica. Si posem una bona qualitat de matèria entre el nostre detector i els rajos còsmics, molts d’ells hauran estat absorbits abans d’arribar a nosaltres. I així és com ens desfem del soroll (les boles blanques). Mentre més profund estigui el teu laboratori, menys soroll hi haurà al detector i, per tant, podrem observar successos més i més estranys.

En general, es busquen successos molt poc probables. Però n’hi ha de molts tipus: hi ha els neutrins dels quals n’hem estat parlant en missatges anteriors, però, també, la recerca de la matèria fosca i la recerca de desintegracions de nuclis poc probables (tal com la desintegració doble beta, de la qual us en parlaré en un altre missatge) o les reaccions d’interacció poc probables que ens poden ajudar a entendre les reaccions nuclears dins les estrelles (pots llegir el missatge 8 ).

El laboratori està més o menys sota les pistes d’esquí de Candanchú, justament entre el túnel de carretera i l’antiga via del tren que s’utilitza, actualment, com a via d’escapament del túnel principal. Es compon de diverses sales, una d’elles de grans proporcions (40×15 m² i 12 m d’altura) per tal d’allotjar els experiments més grans, i vàries d’elles més petites. No us imagineu una caverna plena d’estalactites i d’estalagmites? L’interior és net, ben il·luminat i les parets són de ciment, com en un edifici qualsevol. El laboratori té, a més, una àrea de treball, cuina, banys i un sistema d’evacuació d’aire que el renova constantment.

A més, compta amb una sala blanca (una sala amb una quantitat reduïda de partícules de pols i brutícia) per tal de poder manipular detectors i altres aparells que són molt sensibles a la brutícia. Evidentment, té connexió a internet de manera que podem connectar-nos des de l’exterior, o podem enviar dades dels experiments a zones d’emmagatzematge en l’exterior. A fora, s’està rehabilitant un edifici on s’instal·laran oficines i té, també, àrees de taller mecànic i electrònic. Actualment, és un dels millors laboratoris més ben equipats del món malgrat que no és un dels més grans ni dels més profunds.

Els laboratoris tenen l’equipament científic a l’interior, però els científics no treballen tot el dia sota terra. Normalment, les oficines i els tallers estan a l’exterior i, només s’ha d’accedir en casos especials. De fet, és millor així perquè treballar sota terra és incòmode, i encara més durant l’accés al laboratori. En el cas del laboratori de Canfranc, l’accés es realitza des del túnel de carretera, per a això, s’ha d’avisar a la seguretat del túnel, primer. Aquesta redueix la velocitat a la carretera i escorta al vehicle d’accés fins a l’entrada del laboratori que està en una ampliació al costat de la carretera. Una vegada s’ha arribat a l’interior, és millor que te n’hagis endut menjar i beguda perquè no hi ha res de res. Per exemple, al SuperKamiokande, que també és un laboratori subterrani, els científics s’enduen el bento box, pots tornar a llegir el missatge 6. Recordo una vegada, durant una visita oficial, que una persona visitant es va sentir angustiada de claustrofòbia i va haver de ser evacuada del laboratori. Però, aquests casos són molt rars.

Això sense tenir en compte que els laboratoris estan en llocs allunyats, per exemple Canfranc està a unes quatre hores i mitja de cotxe de Barcelona i a dues hores de Saragossa. Malgrat això, com he comentat abans, molta feina es pot fer a distància, així que no fa falta que ens hi desplacem al llarg de molts dies.

Si alguna vegada estàs esquiant a Candanchú, pensa que a 1.000 metres de profunditat i sota els teus esquís hi ha un laboratori on els físics estan intentant esbrinar els misteris de l’univers.