Grandes proyectos Nacionales en Física Experimental

Grandes proyectos Nacionales en Física Experimental

Se encuentra en estudio la realización de cuatro proyectos de suma trascendencia para nuestro país, y en particular para la comunidad científica y tecnológica. Estos proyectos plantean la generación de nuevas herramientas para la investigación científica, impulsando el desarrollo tecnológico y científico de toda la región de influencia además de favorecer el desarrollo local de tecnología innovativa, dando un gran impulso a la ciencia nacional. Ellos son:

Proyecto LATINA: Laboratorio Argentino de Técnicas de Investigación Neutrónicas Avanzadas.

.

El empleo de haces de neutrones ha venido realizando contribuciones claves en el conocimiento científico y el desarrollo tecnológico, por un largo período de tiempo. Estas técnicas neutrónicas están plenamente establecidas como herramientas en muchos casos insustituibles en las investigaciones experimentales de un amplio abanico de disciplinas. El proyecto para el diseño, la construcción y la puesta en marcha de un reactor nuclear de investigación, de flujo neutrónico suficientemente alto como para garantizar su utilización en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la producción de radioisótopos, la irradiación de materiales y combustibles nucleares, las investigaciones científicas y tecnológicas, y la medicina nuclear, ha sido iniciado por la Comisión Nacional de Energía Atómica (RP 200/10, Proyecto RA-10). El nuevo Reactor RA-10 se constituirá en una fuente estacionaria de neutrones de alta intensidad, proveyendo flujos de neutrones comparables a los de los más modernos y avanzados reactores del mundo, como el OPAL en Lucas Heights, Australia, y el FRM-II en Garching, Alemania. La utilización de sus haces a través de instrumentos de investigación diseñados y construidos según el estado del arte y la técnica actual brindará oportunidades únicas para un cambio cualitativo en el desarrollo científico-tecnológico nacional. Se propone la integración de estas herramientas experimentales en un Laboratorio de envergadura nacional y alcance regional, moderno en su concepción, finalidad, operación y gestión, que garantice la mayor eficiencia y calidad en las investigaciones, bajo las premisas de originalidad y pertinencia. Este Laboratorio debería ser parte sustantiva del Plan Nacional de ciencia y tecnología, a fin de asegurar su sustentabilidad no solamente en términos de operación, mantenimiento y recursos humanos, sino también de competitividad e impacto en aquellos temas de relevancia para el país.

El laboratorio subterráneo ANDES. En el túnel de Agua Negra en el paso homónimo entre la Provincia de San Juan y Coquimbo en Chile.

Una parte cada vez mas importante de la frontera entre la física nuclear, la física de partículas elementales, astropartículas y cosmología, reside en el estudio de los neutrinos y la búsqueda de la materia oscura. Estos estudios solo son posibles en laboratorios subterráneos, donde los experimentos quedan protegidos de la radiación cósmica bajo más de 1000 metros de roca. Los rayos cósmicos que provenienen del sol, de explosiones de supernovas, o de agujeros negros de infinidad de masas solares en el centro de galaxias lejanas, bombardean la Tierra en forma permanente. A nivel del suelo, en el transcurso de un día, cada metro cuadrado de la superficie terrestre recibe el impacto de unas quince millones de partículas subatómicas. Para protegerse de esa radiación cósmica y estudiar los fenómenos más evasivos del Universo, la comunidad científica está construyendo laboratorios subterráneos. A 1700 m bajo la superficie terrestre, sólo unas pocas partículas subatómicas son capaces de penetrar las capas rocosas, permitiendo a los científicos estudiar sin interferencias las propiedades de partículas, con interacciones tan débiles que podrían atravesar millones de kilómetros de roca sin verse afectados, como los neutrinos, o estudiar la materia oscura, ya que al parecer todo lo que podemos ver en el Universo representa sólo el 4% de la masa total. Los diez laboratorios con esas características que están actualmente en funcionamiento se encuentran en Europa, EE.UU., Canadá, Rusia y Japón, todos en el hemisferio norte y se ubican en túneles profundos o en minas. Debido al costo de estos proyectos se requiere del esfuerzo conjunto de las comunidades científicas y de los gobiernos de sus respectivos países, como es el caso de la Comunidad Europea, con su red de programas de investigación, laboratorios conjuntos y sistemas integrados de educación, formación superior e investigación, concretando transferencia de conocimiento y de tecnología a sus instituciones y a la sociedad.

Los países de esta región podrían seguir este ejemplo aprovechando la construcción del túnel Agua Negra - actualmente en fase final de prospección entre la provincia de San Juan y Coquimbo - para planificar la construcción y operación de un laboratorio subterráneo de física avanzada ubicado a 1750 metros de profundidad. El diseño propuesto para este laboratorio se observa en la figura y consistiría de tres cavernas. Dos de ellas serían cámaras de unos 400 metros cuadrados de superfice y unos 50 metros de altura, similares a las cavernas de ventilación del túnel, separadas por 3 o 4 pisos, una de las cuales se emplearía para experimentos grandes. La última caverna sería un pozo circular de 15 a 20 metros de diámetro y 20 metros de profundidad. Un túnel lineal estaría disponible para la instalación de un interferómetro o de un acelerador. La ubicación en una zona geológica peculiar también abre el camino a un laboratorio de geofísica subterránea. Este ámbito libre de radiación permitiría realizar estudios novedosos de biología y mediciones de muy bajos niveles de radiactividad. Se trataría del primer y único laboratorio subterráneo del hemisferio Sur, y por ende le daría gran presencia internacional. Un Consejo Científico integrado por representantes de los países miembros:Argentina, Brasil, Chile y México, coordinaría la operación del laboratorio y de las numerosas actividades académicas y tecnologías relacionadas. Por su ubicación se podrán realizar experimentos imposibles en la superficie de la Tierra tales como: Detección y comprehensión de la naturaleza de los Neutrinos Búsqueda de la Materia Oscura Geología y estudios de tectónica de placas Estudios de Biología y daños por radiación Astrofísica nuclear y su relación con la fusión Medidas de Baja radiactividad con varios campos de aplicación, entre ellos el medio ambiente.

Cooperación con luz de sincrotrón entre Argentina y Brasil: proyecto SIRIUS.

Las técnicas experimentales basadas en el empleo de radiación de sincrotrón constituyen un campo en permanente avance y de multiples aplicaciones para la generación de conocimiento científico en numerosos campos de la investigación. Existe en nuestro país una nutrida comunidad de usuarios de radiación de sincrotron en permanente crecimiento, particularmente desde que en 1997 comenzara a funcionar de forma abierta el sincrotrón LNLS de Campinas. Actualmente Brasil esta llevando adelante de manera decidida un nuevo y ambicioso proyecto para la construcción de un segundo sincrotrón de tercera generación: el proyecto SIRIUS. Las posibilidades de que la Argentina participe activamente de este importante emprendimiento son concretas y constituyen una inmejorable oportunidad para que nuestro país participe de un emprendimiento sin precedentes en instrumentacion científica que sin dudas redundará en la calidad de sus investigaciones y en la capacidad y eficiencia de sus grupos de investigación para un desarrollo competitivo internacionalmente en los campos experimentales de la investigación básica y aplicada.

Sistemas de Detección del Arreglo de telescopios Cherenkov

The Cherenkov Telescope Array Consortium (CTA) contempla el diseño, construcción y operación de dos observatorios para la detección de rayos gama provenientes del espacio. Los observatorios se ubicaran en los dos hemisferios para lograr una covertura completa del cielo, y cada uno de ellos consistirá en un arreglo de telescopios sensibles a la radiación Cherenkov atmosférica. El estudio de las astropartículas es un nuevo campo transdisciplinario de la física emergiendo de la intersección de la física nuclear y de partículas, de la astronomía y de la cosmología. Uno de sus pilares es el estudio de los rayos gammas de alta energía siendo el Cherenkov Telescope Array (CTA) el próximo Observatorio que llevará a cabo dichas investigaciones. CTA tendrá tres tipos de telescopios ~ 2-5, 10-15 y 20-30 m de diámetro permitiéndole detectar un rango de energías entre ~10 GeV y 100 TeV, dándole una gran visibilidad del universo tanto galáctico como extragaláctico. El observatorio norte (sitios candidatos en España, México y EE.UU.) realizará mediciones en el rango de bajas energías (AGNs, formación de galaxias y estrellas, y su evolución), mientras que el del sur (sitios candidatos en Argentina y Namibia) tendrá una cobertura completa de todas las energías, bajas y altas, debido a que provee la mejor cobertura del centro de nuestra galaxia con su riqueza en fuentes (y su morfología) y su esperada alta densidad de materia oscura.