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Inversión Billonaria en Ingeniería Subterránea y Física de Frontera para Estudiar Partículas Invisibles, Combinar Minería Profunda, Criogenia y Detectores Gigantes, e Investigar Misterios Fundamentales del Universo a Partir de un Laboratorio Escondido Bajo una Antigua Mina de Oro en los Estados Unidos.
Los Estados Unidos están financiando una obra subterránea billonaria para instalar, a cerca de 1,5 kilómetros de profundidad, uno de los principales laboratorios de física del mundo.
El complejo forma parte de la Long-Baseline Neutrino Facility (LBNF), que va a albergar el experimento Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE).
La iniciativa reúne ingeniería de minería, criogenia e instrumentación científica para estudiar neutrinos, partículas que atraviesan la Tierra casi sin interactuar.
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El proyecto busca medir cómo estas partículas cambian a lo largo de una trayectoria de aproximadamente 1.300 kilómetros entre el Fermilab, en Illinois, y el laboratorio en Lead, Dakota del Sur.
Laboratorio a 1.500 Metros de Profundidad Bajo Antigua Mina de Oro
El corazón del DUNE se encuentra en la Sanford Underground Research Facility (SURF), instalado en la antigua mina de oro Homestake, en la ciudad de Lead.
El punto de operación más citado para las grandes instalaciones científicas del lugar es el llamado nivel 4850, referencia a la profundidad en pies.
Ese nivel equivale a cerca de 1.490 metros bajo la superficie.
La espesa capa de roca funciona como blindaje natural y reduce el impacto de la radiación cósmica y de partículas que podrían interferir en las mediciones.
Es en este ambiente donde el LBNF abrió dos cavernas principales destinadas a los detectores del DUNE.
Cada caverna fue diseñada con dimensiones comparables a las de un edificio de varios pisos.
Son aproximadamente 144,5 metros de longitud, 19,8 metros de ancho y 28 metros de altura.
El volumen es suficiente para acomodar grandes módulos científicos, sistemas auxiliares y estructuras de soporte.
Silencio Absoluto para Observar Partículas Casi Invisibles
Los neutrinos son frecuentemente descritos como partículas fantasmas porque casi no interactúan con la materia.
Trillones de ellos atraviesan cuerpos humanos, rocas y hasta el planeta entero sin dejar ningún signo detectable.
Esta característica explica por qué el desafío experimental es tan grande.
Cuando ocurre una interacción rara, cualquier ruido de fondo puede enmascarar el evento.
Por este motivo, la profundidad del laboratorio es esencial.
Reduce drásticamente la incidencia de partículas generadas por la radiación cósmica.
Además, el experimento utiliza un haz intenso de neutrinos producido en el Fermilab.
Este haz atraviesa la corteza terrestre hasta Dakota del Sur, sin necesidad de un túnel físico que conecte los dos puntos.
La larga distancia es parte del diseño científico.
Permite observar el fenómeno conocido como oscilación de neutrinos, cuando estas partículas cambian de identidad a lo largo del camino.
El objetivo central es comparar el comportamiento de neutrinos y antineutrinos.
Esta comparación puede ayudar a explicar por qué el universo observable está dominado por materia y no por antimateria.
De la Minería Pesada al Laboratorio Científico Permanente
Transformar una mina histórica en infraestructura científica exigió técnicas típicas de minería profunda.
Sin embargo, los controles aplicados fueron mucho más rigurosos que en obras civiles convencionales.
La excavación del sitio distante del LBNF comenzó a principios de 2019.
Se completó en febrero de 2024.
Durante este período, cerca de 800 mil toneladas de roca fueron removidas del subsuelo.
Todo el material tuvo que ser transportado hasta la superficie por pozos verticales, en un proceso continuo.
El trabajo se condicionó por reglas de seguridad, estabilidad geológica y logística vertical.
La apertura de las cavernas exigió lidiar con presiones naturales de la roca y garantizar la integridad estructural a largo plazo.
También fue necesario coordinar la circulación de equipos, máquinas y materiales en galerías profundas.
Con el fin de la excavación, el proyecto entró en la fase de instalación de la infraestructura permanente.
Esta etapa incluye redes eléctricas, ventilación, drenaje, comunicación y sistemas de soporte operacional.
A partir de este punto, el espacio deja de ser una obra y pasa a ser preparado como laboratorio de operación continua, diseñado para funcionar durante décadas.
Argón Líquido a −186°C en Escala Industrial
Además de la excavación monumental, el DUNE depende de un elemento que hace que el proyecto sea aún más inusual.
Se trata del uso de grandes volúmenes de argón líquido como medio activo de detección.
El experimento emplea módulos conocidos como cámaras de proyección temporal en argón líquido.
Estos detectores registran las señales producidas cuando un neutrino interactúa con el argón.
Para mantener el argón en estado líquido, la temperatura necesita estar alrededor de −186°C.
Este valor corresponde al punto de ebullición del elemento a presión atmosférica.
La exigencia impone desafíos de aislamiento térmico, seguridad y control operacional.
El sistema criogénico necesita ser estable y confiable para no comprometer los datos científicos.
Cuánto Cuesta el Proyecto y Por Qué los Valores Varían
El costo del conjunto LBNF/DUNE aparece con números ligeramente diferentes en documentos públicos.
Esto ocurre porque los valores varían conforme al recorte de fase, alcance y límites autorizados.
Informes del Departamento de Energía de los Estados Unidos indican un techo de costo que llega a US$ 3,677 mil millones.
Este monto suele ser redondeado a US$ 3,7 mil millones en comunicaciones públicas.
Otros documentos apuntan a un rango entre US$ 3,160 mil millones y US$ 3,677 mil millones para el proyecto.
Además, el DUNE es un esfuerzo internacional.
Instituciones de otros países participan con financiamiento y colaboración científica.
Este carácter global contribuye a la percepción de una inversión aún mayor cuando se considera el conjunto de las contribuciones.
Con las cavernas excavadas y la infraestructura básica instalada, el próximo desafío será poner los detectores en operación.
Los tanques serán llenados con argón líquido y el haz de neutrinos comenzará a operar en régimen científico.
Cuando los datos comiencen a ser recolectados a gran escala, ¿qué diferencias casi imperceptibles en el comportamiento de los neutrinos a lo largo de 1.300 kilómetros podrán revelar sobre el origen y la estructura del universo?
Só falta ser em Racoom City.
Eu vejo isso como um abrigo antnuclear, com essa profundidade e o tamanho das salas escavadas nas rochas poderia abrigar muitas pessoas.