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En Japón, en una historia reciente que va de físicos, radiactividad y daños, parece difícil no pensar que el asesino está en Fukushima. Después del desastre, junto a los millones de japoneses que empezaban a trabajar para volver a vivir con normalidad, un grupo de físicos de la Universidad de Tohoku, a poco más de setenta kilómetros de los reactores nucleares que arrasó el tsunami, regresaron a sus ocupaciones.

Expertos en el comportamiento del átomo, como los que trataban de responder a las preguntas de los ciudadanos aterrorizados por la radiación, ellos también tenían su atención puesta en la contaminación nuclear, pero en su trabajo debían dirigir su capacidad hacia una faceta de la física no tan cercana a la industria y mucho más próxima a la búsqueda de la verdad que algunos consideran exclusiva de los artistas.

Antes de que todo sucediese, esos físicos estaban trabajando en el desarrollo del KamLAND-Zen, un gran detector de neutrinos diseñado para ser enterrado en la mina de Kamioka, en Japón. Bajo mil metros de roca, esa red para partículas de trece metros de diámetro, parecida a un gran globo metálico, estaría protegida de los 100.000 impactos de rayos cósmicos que recibiría cada día en la superficie y podría distinguir así las dos señales de neutrinos que pueden llegar a aparecer en el detector cada día. El estudio de estos fenómenos les ayudaría a determinar si los neutrinos son su propia antipartícula y cuál es su masa, dos de las preguntas más relevantes de la física actual y una búsqueda que ganaría protagonismo con la captura definitiva del bosón de higgs.

Para lograr este objetivo, los físicos deben construir detectores en unas condiciones de higiene radiactiva extrema. Los fenómenos que se pretenden comprender son muy tenues y requieren una resolución casi perfecta que se puede malograr por cualquier interferencia. Pese a las precauciones de los responsables del proyecto, en un cambio de instrumental que se realizó poco después del desastre de Fukushima, se produjo una contaminación.

“KamLAND-Zen es una reorganización del experimento KamLand. Aquel observaba oscilaciones de neutrinos procedentes de reactores nucleares en Japon  y el nuevo buscará desintegraciones de doble beta sin neutrinos”, explica el investigador del Instituto de Física de Altas Energías y especialista en neutrinos Federico Sánchez. “El detector está bajo tierra y la contaminación de Fukushima no ha llegado allí”, explica Sánchez. Lo que sucedió es que para hacer ese cambio, el año pasado introdujeron una bola con componentes que estaban en la superficie y durante la preparación, creen, se contaminó”, añade.

Entre los componentes que han detectado en KamLAND-Zen se encuentra el cesio-137, un isótopo muy tóxico que tras la fuga de Fukushima apareció en lugares tan alejados como Chile, pero no es ese producto el que preocupa a los estudiosos de los neutrinos. Su problema lo causan los restos de un isótopo de la plata (Ag-110) que encontraron en el terreno alrededor del laboratorio en el que se montó la bola. Precisamente, este isótopo radiactivo emitiría su radiación en el rango energético en el que los investigadores esperan encontrar la desintegración doble beta.

Lo que preocupaba a los físicos era un isótopo radiactivo de la plata, producido por rayos cósmicos

En un principio, tanto la imaginación como la evidencia condujo a pensar que la fuente de radiación era el reactor nuclear. “Como fabricamos el globo en Sendai, a menos de 100 kilómetros de Fukushima-I después del accidente, la superficie estaba contaminada por cesio”, explica Kunio Inoue, director del RCNS (Centro de Investigación para la Ciencia de Neutrinos, de sus siglas en inglés). “Afortunadamente, no afecta a nuestro experimento”, apunta. Respecto a la plata (Ag-110), Inoue reconoce que se detectó en terrenos cercanos al laboratorio y que inicialmente se consideró que podía tratarse de restos de la nube radiactiva.

Sin embargo, estudios posteriores concluyeron que el origen de los rayos estaba en el espacio. Los isótopos de plata llegaron en forma de rayos cósmicos y acabaron depositados en los componentes de KamLAND-Zen, de donde aún no han podido ser eliminados. Los investigadores japoneses se encuentran ahora atareados con la limpieza de los detectores para que el ruido de fondo no malogre la señal que puedan obtener de los débiles neutrinos.

Este contratiempo le ha supuesto al experimento japonés un retraso de un año hasta que logren alcanzar la sensibilidad máxima de su experimento. Pero tras los miedos provocados por la contaminación de la plata y la labor detectivesca llevada a cabo para desvelar su origen, Inoue y su equipo mantienen la moral alta. “Íbamos a empezar un año antes de lo previsto, así que ahora cumpliremos el calendario”, concluye.

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REFERENCIA

Measurement of the double-β decay half-life of 136Xe with the KamLAND-Zen experiment 10.1103/PhysRevC.85.045504

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