Comisión Nacional de Energía Atómica

Laboratorio Detección de Partículas y Radiación

Laboratorio Subterráneo ANDES

El laboratorio subterráneo ANDES (por Agua Negra Deep Experiment Site) es un ambicioso laboratorio planeado para el túnel Agua Negra en la cordillera de los Andes, entre San Juan en Argentina y Coquimbo en Chile.

Fue ideado y está coordinado por miembros del laboratorio. En particular es en el contexto de su construcción que se se está trabajando en el laboratorio en proyectos de búqueda de materia oscura en base a CCD.

La página web oficial de ANDES contiene más información sobre el laboratorio. A continuación, se detalla solamente una breve reseña sobre el projecto.

El laboratorio subterráneo ANDES en América Latina

(Contribución a la CILAC 2016)

Resumen ejecutivo

El laboratorio subterráneo ANDES, por construirse en el túnel Agua Negra entre San Juan (Argentina) y Coquimbo (Chile), ofrecerá desde el interior de los Andes una visión única de nuestro entorno y del Universo. Albergará experimentos de vanguardia en física del neutrino, búsqueda de la materia oscura, geofísica, biología, impacto ambiental, gracias a su ambiente libre de radiación. Será manejado por un consorcio de países latinoamericanos, funcionando de maneja semejante al CERN europeo. A continuación se detallan los avances logrados en la conformación de una comunidad latinoamericana empujando el proyecto, las razones detrás del gran interés de la comunidad científica internacional en la construcción del laboratorio ANDES, así como algunos de los estudios únicos que se pueden desarrollar más de 1500m bajo la superficie terrestre, tanto en física básica como aplicada.

Un observatorio subterráneo para física básica de vanguardia

Puede parecer paradójico construir un observatorio apuntando a desvelar los misterios del Universo en cavernas situadas a más de 1500m bajo la superficie terrestre. Sin embargo, los laboratorios subterráneos son instrumentos complementarios de los observatorios de superficie, usualmente ubicados en altas montañas o incluso en el espacio. En un laboratorio subterráneo, uno se encuentra protegido del exterior y en particular de la radiación cósmica, la cual, si bien no tiene un impacto mayor sobre el ser humano, resulta perjudicial a muchas de las más precisas mediciones en física básica. Un laboratorio subterráneo, por ser un ambiente libre de radiación ionizante, abre una ventana nueva de observación del Universo a través de los neutrinos y de la materia oscura.
Los neutrinos son de las partículas conocidas por los físicos la partícula menos entendida. Postulada en 1930 por Pauli para salvar la conservación de la energía en decaimientos radiactivos beta, fue observada por primera vez en 1956 por Reines y Cowan. Más de 50 años más tarde, seguimos encontrando nuevas propiedades sin explicar a los neutrinos, como el hecho que oscilan entre diferentes sabores, o sea que un neutrino puede “transformase” en otro neutrino mientras va viajando. Cuatro premios Nobel fueron relacionados directamente al neutrino, en 1988, 1995, 2002 y 2015, y sin embargo queda mucho para entender de esa fantasmagórica partícula.
La materia oscura es aún más sorprendente, ya que muchas observaciones astrofísicas dan por sentado su existencia, pero no se pudo detectar directamente aún. Sabemos que hay 6 veces más materia oscura que materia de la que conocemos, pero ahí se termina todo nuestro conocimiento. Sin duda, empezar a entender lo que constituye el 85% de la materia del Universo cambiará drásticamente la visión que tenemos hoy de la física básica.

Investigación aplicada en múltiples áreas

El ámbito único de un laboratorio subterráneo permite abordar temas tan variados como temas de geo ciencias, biología, física de materiales, climatología, medio ambiente, microelectrónica y más.
Se pueden mencionar estudios de equilibrio térmico de la Tierra y su neutrinografía con los geoneutrinos, estudios de terremotos lentos, a bajas frecuencias; impacto de la radiación cósmica sobre mutaciones o envejecimiento celular, o estudios de vida en ambiente extremos; observación en vivo de procesos de fitorremediación, o estudios de evolución de especies y de daño ambiental; o incluso medición de tasa de errores de microchips.
Midiendo sedimentos, se estudiaron en laboratorios subterráneos la evolución de las poblaciones de sardinas y anchoas en las costas de Perú, datos importantes a la hora de desarrollar modelos sobre el posible impacto del hombre y del calentamiento global. Se observó con mediciones similares el impacto del uso de la nafta sin plomo en la contaminación de los lagos alpinos.
Tal vez la medición más sorprendente fue observar trazas de Cesio en botellas de vino francés de supuestamente 100 años de edad. Esa medición permitió determinar que las botellas eran posteriores a los primeros ensayos nucleares. Se trataba por lo tanto simplemente de un fraude.

El laboratorio ANDES: una oportunidad para la región

Los estudios mencionados en los párrafos anteriores se hicieron en la docena de laboratorios subterráneos en actividad en el mundo, todos situados en el hemisferio norte. La próxima construcción de un túnel entre Argentina y Chile, el túnel Agua Negra, con un punto de máxima cobertura de roca de 1750m, abre la oportunidad de construir allí un laboratorio único para el hemisferio sur.
El túnel Agua Negra, entre Coquimbo (Chile) y San Juan (Argentina) está financiado por el BID. Su construcción se iniciará en el 2018, y durará 8 años. La propuesta de un conjunto de científicos de America Latina es construir en su seno un laboratorio de 60000m3 de volumen, en el punto más profundo del túnel, a la frontera entre los dos países.
El laboratorio cuenta con el apoyo de un número importante de entidades, instituciones, tanto nacionales como internacionales, y de numerosos científicos de renombre, incluyendo el último premio Nobel de física. Grupos de Argentina, Brasil, Chile y México han manifestado su voluntad en llevar a cabo la construcción y la operación del laboratorio. Se planea manejar el laboratorio desde un Consorcio Latinoamericano de Experimentos Subterráneos (CLES), de estructura similar al CERN europeo, pero con enfoque en actividades subterráneas. El primer paso en la elaboración de ese consorcio se efectuó en Enero del 2014 con la creación de la unidad ANDES dentro del CLAF (Centro Latinoamericano de Física). Esa unidad coordinó el Nuevo Estudio Conceptual del laboratorio del cual salió el diseño elegido.

Laboratorio Detección de Partículas y Radiación, Centro Atómico Bariloche, Av. Bustillo 9500, San Carlos de Bariloche (8400), Río Negro, Argentina