El Laboratorio Argentino de Mediciones de Bajo Umbral de Detección y sus Aplicaciones (Lambda) avanza en investigaciones inéditas para el país, que van desde sacar fotos en la más profunda oscuridad hasta buscar la materia oscura que existe en el universo y atraviesa el cuerpo humano. A un año de inaugurarse, realiza experimentos con datos tomados en una mina de Canadá a 2000 metros bajo tierra, un lugar que permite oír "el murmullo" de esa materia misteriosa.

Se trata del primer laboratorio argentino dedicado completamente al uso de dispositivos Skipper-CCD, un sensor revolucionario que funciona a 130 grados bajo cero y puede contar de a uno los electrones que hay en cada píxel para registrar imágenes con muy alta precisión. Ubicado en el Pabellón 1 de Ciudad Universitaria, el laboratorio depende del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (UBA) y del Instituto de Física de Buenos Aires (Ifiba-Conicet). A la vez, tiene una colaboración estrecha con Fermilab, un reconocido laboratorio nacional de Estados Unidos que le otorgó a Lambda los sensores ultrasensibles que no se comercializan, por lo que muy pocos países cuentan con esa tecnología que seis años atrás no existía.

Foto: Camila Godoy/Télam

En diálogo con Télam, los directores de Lambda, Darío Rodrigues y Javier Tiffenberg, repasaron a un año de su apertura las nuevas aplicaciones que desarrollan para los Skipper-CCD en astronomía y óptica cuántica. "Con estos sensores, podemos hacer fotos esencialmente imposibles con cualquier otra tecnología existente. Sería como sacar una foto en completa oscuridad, algo imposible de ver para el ojo humano o la mejor cámara de fotos, pero con el Skipper-CCD, vemos la información que hay en esa oscuridad", explicó desde el cuarto oscuro del laboratorio Rodrigues, doctor en física e investigador del Conicet.

Manipulando el equipo del Skipper-CCD con guantes, Rodrigues mostró entusiasmado a Télam cómo el sensor, que es un rectángulo de un centímetro por dos centímetros en el que entran 4 millones de píxeles, se coloca dentro de una pequeña caja revestida con metal para hacer los experimentos.

Foto: Camila Godoy.

Un sensor similar se ubica a 2000 metros bajo tierra en una mina de Canadá, en la ciudad de Sudbury, donde está Snolab, el laboratorio más profundo del mundo que alberga experimentos para buscar materia oscura, entre los que está el proyecto Sensei, una colaboración internacional liderada por Fermilab con la participación de Lambda. "Tenemos muchísima evidencia de que la materia oscura existe, pero, al mismo tiempo, no sabemos de qué está hecha", señaló Tiffenberg por teléfono desde Chicago, Estados Unidos, donde es investigador en Fermilab.

"Por más de 100 años, acumulamos miles de observaciones de cómo se comportan el universo y las galaxias que no las podemos entender, a menos que asumamos que existe esta cosa que llamamos materia oscura", continuó el físico argentino que ganó el prestigioso premio internacional de la Fundación Breakthrough en el rubro "Nuevos Horizontes en Física 2021" por haber desarrollado el primer prototipo del Skipper-CCD. Tiffenberg y Rodrigues destacaron que la búsqueda de materia oscura tiene por objetivo entender mejor el universo para expandir el modelo estándar de la física, que, si bien es una de las teorías científicas más exitosas por su capacidad de predicción, no puede explicar múltiples fenómenos, como por qué las estrellas giran más rápido de lo que deberían alrededor de las galaxias.

"De toda la materia que conforma el universo, el 16 % es la materia ordinaria que conocemos, de la que estamos hechos nosotros, los planetas y las estrellas. El otro 84 % debería ser materia oscura", detalló Rodrigues, y señaló: "Nadamos en materia oscura, pero como la interacción es tan débil con la materia ordinaria, no hay registro". En la misma línea, Tiffenberg agregó: "Sabemos que la materia oscura está alrededor del Sol, de la Tierra y pasa a través de nosotros continuamente, pero no la podemos ver".

Con respecto a los detalles del experimento en la mina de Canadá, Tiffenberg explicó que usan al Skipper-CCD "para tratar de ver interacciones de la materia oscura con la materia ordinaria que puedan depositar cantidades ínfimas de señal" y así formar imágenes. "Llevamos al sensor 2 kilómetros bajo tierra para atenuar y blindar todas las radiaciones del ambiente, del espacio y del Sol que están todo el tiempo bombardeando la Tierra. Necesitamos ir muy profundo para encontrar un lugar lo suficientemente silencioso donde podamos escuchar lo que sería como el murmullo de la materia oscura", graficó. El proyecto es operado en forma remota desde los laboratorios de Lambda y Fermilab, donde también analizan los datos recolectados.

Foto: Camila Godoy

Hasta ahora, ningún experimento logró observar la materia oscura interactuando con los sensores que están en la Tierra. Por eso, Rodrigues aseguró respecto de esta búsqueda: "Lo mejor que podemos hacer es decir: 'Examiné hasta ciertos parámetros y no encontré esas partículas'".

"Esta búsqueda parece ser un fetiche de la ciencia por terminar de saber cómo funciona el mundo, pero es muy importante entender que, en nuestro caso particular, el desarrollo de sensores tan sensibles derivó en una cámara capaz de sacar fotos imposibles con la tecnología actual", dijo el físico. Apuntó además que la investigación derrama "en aplicaciones con impacto directo en la industria y la vida cotidiana".

Foto: Camila Godoy

Aunque el Skipper-CCD nació para buscar materia oscura, en Lambda indagan nuevas aplicaciones y son pioneros en el uso de esta tecnología en óptica cuántica, el campo de la física que estudia fenómenos relacionados con la luz. Sobre esto, Rodrigues indicó que con el Skipper-CCD se podrían hacer imágenes en el cielo de algo que emite muy poca luz. "Ya se descubrieron más de 5500 planetas que no están en nuestro Sistema Solar, los exoplanetas, y la astronomía busca si alguno de ellos tiene condiciones para la vida. Para saber eso, una forma es mirar la atmósfera de esos planetas y ver si tiene oxígeno", sostuvo.

"El Skipper-CCD nos permite mirar al cielo con una precisión que nunca habíamos tenido antes porque puede contar de a uno los fotones (partículas de luz) que nos llegan de las atmósferas de los exoplanetas", agregó Rodrigues. Subrayó también que, si bien aún no hay telescopios con esta tecnología, se va a "usar inexorablemente".

Sobre las perspectivas de Lambda, sus directores indicaron que esperan seguir avanzando en las distintas líneas de investigación y sumar nuevas colaboraciones a las que ya tienen con instituciones como la Universidad Nacional de San Martín (Unsam) o la Universidad Nacional del Sur (UNS). "Estamos muy contentos de que ya tenemos publicaciones en revistas muy importantes con datos que se produjeron ciento por ciento en Lambda", concluyeron.