Canfranc es conocido principalmente por sus bellos paisajes y sus pistas de esquí. Sin embargo, en el túnel de Somport -que tiene una longitud de más de ocho kilómetros y conecta Francia con España- se pueden encontrar varias sorpresas, además de recorrer la carretera subterránea más larga de la Península Ibérica.
Se construyó en el siglo XX con la intención de unir ferroviariamente las ciudades de Zaragoza y Pau, pasando por Canfranc. Sin embargo, en 1970 se cerró al tráfico y no fue hasta 2003 cuando se abrió una gruta paralela, esta vez como túnel carretero internacional. Lo que la mayoría de la gente no sabe es que entre estos dos pasadizos se encuentra el Laboratorio Subterráneo de Canfranc (LSC).
Este laboratorio es único en España, ya que se encuentra a 800 metros de profundidad, debajo de la Montaña del Tobazo, de los Pirineos Aragoneses. Fue en 1986 cuando se puso en marcha este laboratorio de física subterránea, aunque las instalaciones no eran las mismas que las actuales. Una de las integrantes del departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza, Susana Cebrián, relata que la razón de que el laboratorio se encuentre bajo tierra es que si pusiésemos nuestros detectores en la superficie, todos los rayos cósmicos que llegan a la Tierra y toda la radioactividad ambiental emborronaría la señal que las hipotéticas partículas de materia oscura dejarían en el detector. Bajo tierra se apantallan todos los rayos cósmicos, que no son capaces de atravesar la montaña y de llegar a los detectores. Se busca el silencio cósmico. En la actualidad el programa científico principal de este laboratorio se centra en la detección de materia oscura. Aunque también hay algunos experimentos acerca de la física de neutrinos.
Para llegar hasta la puerta de entrada al laboratorio, hay que contar con una serie de permisos e ir equipado y bien señalado, ya que es necesario desviarse dentro del túnel carretero, que está muy concurrido por viajantes que cruzan la frontera. Las furgonetas y personas que acceden a esta gruta deben estar señalizadas de la manera correcta, con el material que se ve en la imagen superior. De otra manera, el desvío podría ser peligroso. Una vez vestidos con los chalecos reflectantes y habiendo equipado el coche con la luz intermitente y el cartel del Laboratorio Subterráneo de Canfranc, los investigadores avisan de su llegada vía radio a los vigilantes de seguridad.
Las medidas de seguridad están presentes en todo el laboratorio. A la izquierda de la puerta principal ya pueden verse unos carteles luminosos que indican la temperatura existente en el interior de cada una de las salas. Al trabajar con algunos gases peligrosos, si hubiese una fuga, la temperatura cambiaría y la entrada sería perjudicial para la salud. De esta forma, si los científicos ven algún cambio en estos paneles no acceden al laboratorio.
Al abrir la puerta de entrada al LSC, nos encontramos con un pasillo y, a mano izquierda, podremos observar el Hall B, un espacio en el que se haya uno de los experimentos que lleva a cabo el laboratorio: ANAIS, que interesa especialmente a la Revista Jouska porque se centra en la detección de materia oscura.
Antes de adentrarnos en los experimentos que lleva a cabo el LSC, es importante entender que a pesar de este aislamiento natural gracias al Monte Tobazo, se necesitan más refuerzos para estar totalmente protegidos de la radiación que los rodea en el propio laboratorio. Todos ellos están recubiertos con varias capas que tratan de aislar lo máximo posible a los detectores. En esto trabaja el técnico físico del laboratorio, Iulian Bandac, encargado “de medir el nivel de radioactividad de los materiales que vamos a utilizar como aislantes. Si no valen hay que buscar otros componentes”, explica él mismo. En la fotografía superior puede verse un detector abierto, ya que había tenido algunos problemas. De esta manera, puede observarse el detector en el centro, rodeado por un cristal de germanio dentro de un criostato y un primer blindaje de cobre y otro posterior de plomo. Bandac expone: "para probar la efectividad de este detector ha aplicado “una fuente de radioactividad pequeña, de la que sé exactamente las líneas y así poder ver si el detector lee solamente esto y no radiaciones del exterior”. Esta habitación, en la que el técnico físico encierra otros siete detectores, se encuentra en el Hall B, justo al lado del proyecto ANAIS.
Los laboratorios subterráneos se dedican a la búsqueda de fenómenos inusuales, como por ejemplo las interacciones de la materia oscura. Únicamente sobre el 5% de la materia que existe en el Universo es visible; el resto se denomina materia oscura. En el Laboratorio Subterráneo de Canfranc hay dos experimentos en funcionamiento que investigan la búsqueda directa de esta parte desconocida: ANAIS y TREX-DM. Tras la puerta que observamos en la fotografía se encuentra el primero de estos.
No es posible ver gran cosa debido al aislamiento de los detectores del proyecto, similar al que se ha mostrado con anterioridad. Este experimento, todavía no ha presentado una evidencia sólida de la presencia de una señal atribuible a la materia oscura en sus datos. Esto, solo lo ha conseguido una única vez el experimento DAMA/LIBRA, que opera en el Laboratorio Nacional del Gran Sasso, Italia. Lo que busca el Laboratorio Subterráneo de Canfranc es una confirmación o refutación de los resultados de este proyecto italiano, algo que solo puede conseguirse si se utilizan unos detectores similares. Hay algún otro experimento alrededor del mundo que persigue el mismo objetivo que ANAIS, pero no son muchos.
Cada dos semanas, el miembro del área técnica del departamento de Física Teórica de la Universidad de Zaragoza, Alfonso Ortiz, visita el laboratorio para asegurarse de que todo está en su sitio en el experimento ANAIS, proyecto en el que él colabora principalmente. Para ello, debe realizar una calibración. “El experimento es al fin y al cabo un aparato electrónico que te da una señal proporcional a la energía que tú le dejas; pero no sabes cuál es a no ser que introduzcas una fuente radioactiva que ya conozcas”, cuenta Ortiz. En esto es lo que consiste la calibración: gracias a estos finos tubos, que se ven en la imagen superior, el técnico puede introducir radiación en el detector. Por lo que pueden verse variaciones reflejadas en los programas de medición que se manejan en Canfranc y pueden compararse con las detectadas a lo largo de la semana. “Las fuentes que utilizamos son muy pequeñas, con muy baja intensidad y por lo tanto no peligrosas, lo que pasa es que hay que atravesar todo el blindaje”, argumenta Ortiz.
Además de los materiales que aíslan todo experimento, la parte superior de ANAIS está protegida con polietileno y los costados rodeados por tanques que contienen 40 centímetros de agua que Ortiz debe apartar cada vez que calibra el experimento. Los científicos del Laboratorio Subterráneo de Canfranc abrieron “una "puertecilla" para poder acceder al experimento. Al abrirla nos encontramos con la caja metálica del blindaje, que está cerrada para evitar que entre el radón y por unas pequeñas ranuras podemos introducir la fuente energética”, explica Ortiz. La calibración se trata de introducir la fuente conocida lo más cerca posible del detector intentando que no entre aire. Como la radiación utilizada es muy baja, el proceso de calibración del experimento ANAIS lleva unas cuatro horas para que el detector sea capaz de reconocerla.
Esta es la sala de control de ANAIS, donde todas las pantallas reflejan el estado del experimento y Alfonso Ortiz anota en su cuaderno de campo las particularidades de su visita. “De todas maneras, si algo fuera mal me llegaría un mensaje al móvil. No tendría que esperar a venir para darme cuenta”, reconoce el técnico entre risas. Las pantallas reflejan un ritmo más o menos constante que se fuerza con la calibración.
Si volvemos al pasillo al que se accede al entrar en el laboratorio y avanzamos, encontramos la puerta, que aparece en la última fotografía, que permite la entrada al Hall A. Esta sala, más grande que la visitada con anterioridad, es donde se encuentran el resto de experimentos que se estudian en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc. De estos, el relacionado con la materia oscura es TREX-DM, que pertenece a la Universidad de Zaragoza. Todavía no está funcionando. Se encuentra en proceso de detección de los posibles problemas para que en un futuro, cuando se ponga en marcha, todo funcione correctamente.
Este experimento está orientado a la detección de partículas de materia oscura (WIMPs) de baja masa. Las partículas que conforman este tipo de materia todavía son desconocidas, y los WIMPs son unos de los candidatos más populares para conformarla. Sin embargo, a pesar de muchos años de esfuerzo, y de impresionantes avances en la sensibilidad de los detectores, todavía no se han encontrado estos WIMPs “estándar”. En la actualidad, se está dedicando un creciente esfuerzo a considerar hipótesis alternativas a priori menos estándar. Para que la materia oscura pudiese estar compuesta por WIMPs, estas partículas deberían tener una masa inferior a 10 GeV (10 Gigas electrón-voltio), lo que todavía es una posibilidad, pero estas partículas no se han detectado en los experimentos por el momento. Este detector ha sido construido con el máximo control de radiopureza y está rodeado por un castillo de plomo y cobre que actúa como blindaje de la radiación externa.
Este es el Hall A, habitación en la que se encuentra el experimento TREX-DM y la más grande del laboratorio. Tiene 40 metros de largo, 15 de ancho y 12 de alto. Alfonso Ortiz explica que cuando propuso construir el puente grúa semicircular que se ve en la imagen hubo algunas opiniones en contra, pero al final se construyó para ayudar a aprovechar la altura lo máximo posible. Además de esto, hay una instalación que reduce el radón del aire, que está distribuido de manera uniforme por toda la nave. Todo lo que se hace en el Laboratorio Subterráneo de Canfranc debe estar encaminado a la búsqueda de la máxima radiopureza.
Esta es la sala blanca del laboratorio, en la que se introduce aire por unos filtros que frenan el 99’9% de partículas. De esta manera, el aire, además de ser limpio, genera sobrepresión. Por esto, el polvo nunca entrará por la ranura de la puerta, sino que saldrá. Todos los detectores de ANAIS se han montado en esta sala al igual que la cámara de TREX-DM. La radiopureza es muy importante a la hora de construir estos experimentos y por eso lo único que podría contaminar en esta sala sería el usuario al entrar. Para impedirlo, se cambian en una sala intermedia y se equipan de manera que estén libres de polvo. En la fotografía superior, se ve la puerta grande de entrada a la sala blanca. Ortiz afirma: “en este tipo de habitaciones no suele haber ventanas, porque no hacen falta, pero nosotros necesitábamos un acceso para cosas grandes. Cuando tenemos que introducir algo grande es necesaria una cleantent, una especie de tienda de plástico en la que se limpian los equipos y ya puedes abrir la puerta para meterlos. Hay que perder tiempo en limpiar porque si no va en tu perjuicio, la porquería entraría en el detector".
Una vez recorrido el Laboratorio Subterráneo de Canfranc, has podido darte cuenta de que el túnel de Somport esconde más misterios de los que en un principio podría pensarse que puede albergar. Es importante que los experimentos reflejados en las imágenes se encuentren bajo tierra para aislar de la radioactividad. De todas maneras, los científicos deben asegurarse de que todos los detectores están rodeados de materiales radiopuros, muy limpios y cuidados que proporcionen un blindaje especial a estos proyectos que pueden significar grandes pasos para la ciencia en un futuro. De hecho, un reciente descubrimiento de un físico de partículas de la Universidad de Zaragoza, Ciaran O'Hare, expone la posibilidad de que los experimentos que buscan materia oscura desde la Tierra obtengan resultados importantes próximamente gracias a un huracán de materia oscura que atraviesa el sistema solar.
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Editores: Dèsirée Cremades y Daniel Callejero