Por Anabel Riveros 

Historia de CONNIE

Hacia el año 2010, el físico argentino Juan Estrada, del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi del Departamento de Energía de EE. UU., se encontraba inmerso en el desarrollo de un instrumento de astrofísica conocido como la Cámara de Energía Oscura (DECam de la sigla en inglés). El propósito de la cámara era explorar extensas regiones del cielo del hemisferio sur, capturando imágenes que pudieran arrojar luz sobre la naturaleza de la materia y la energía oscura. Estos elementos, conocidos por influir en la estructura y composición del Universo, son objeto de estudio fundamental en la astrofísica contemporánea. Estrada descubrió que los mismos sensores de esa cámara, conocidos por dispositivos de carga acoplada (CCDs, por sus siglas en inglés), se podrían usar como detectores de partículas muy sensibles, específicamente, las elusivas partículas conocidas como neutrinos y también la materia oscura. En particular, las CCDs resultan ideales para detectar una nueva forma de interacción de los neutrinos con la materia, que jamás había sido medida en aquel entonces, la llamada interacción elástica coherente.  

Luego de un arduo trabajo, el detector de neutrinos con CCDs, el primero de su tipo, entró en funcionamiento en diciembre de 2014 localizado a 30 m del centro del reactor Angra 2 en la Central Nuclear Almirante Álvaro Alberto, la única de Brasil. El experimento se llama CONNIE, un acrónimo amigable de Experimento de Interacción Coherente entre Neutrino-Núcleo en inglés. Desde aquel entonces, el experimento pasó por muchos upgrades, siempre probando las tecnologías más avanzadas de CCDs. 

El éxito de CONNIE se basa exactamente en los CCDs, que son una tecnología fundamental en una amplia gama de dispositivos y son similares a los que se usan en las cámaras digitales, desde el Telescopio Espacial Hubble hasta los teléfonos móviles. Los integrantes del equipo colaboran en la mejora de los sensores CCD junto con el grupo de expertos de Fermilab (EE. UU.), transfiriendo el conocimiento de esta tecnología innovadora a las instituciones latinoamericanas. Esto ha propiciado el establecimiento de laboratorios de apoyo a este experimento y otros que emplean sensores CCD. Hoy CONNIE opera con sensores CCD de última generación, conocidos por Skipper-CCDs, que tienen el mejor umbral de detección en energía. El próximo mes CONNIE va a pasar por un nuevo upgrade aumentando su masa en Skipper-CCDs y con eso su sensibilidad.

El experimento desempeña un papel significativo en el fortalecimiento de capacidades humanas en las instituciones de educación superior e investigación participantes, abarcando diversos países involucrados (principalmente Argentina, Brasil, Estados Unidos y México). La oportunidad de trabajar con los últimos avances tecnológicos en instrumentación es un privilegio que pocas instituciones y países ofrecen. A través de este proyecto, se está introduciendo una tecnología novedosa y prometedora en los países de América Latina.

¿Por qué es importante estudiar los neutrinos? 

Los neutrinos son partículas elementales, lo que significa que, hasta donde sabemos, no pueden dividirse en partes más pequeñas. Son unas de las partículas más comunes en el Universo y han sido detectadas en una variedad de experimentos, sin embargo, siguen siendo unas de las más enigmáticas de la naturaleza. 

El objetivo principal de CONNIE es investigar la interacción entre los neutrinos y la materia, específicamente los átomos de silicio que componen los CCD. Esta interacción puede coincidir con las predicciones del “modelo estándar de las interacciones fundamentales”, o podría revelar fenómenos novedosos. Por ejemplo, teorías alternativas al modelo estándar sugieren la existencia de nuevas fuerzas naturales que podrían alterar esta interacción, y CONNIE proporciona una plataforma para poner a prueba tales hipótesis. 

Además de su importancia en la investigación fundamental, la tecnología de los CCD podría conducir al desarrollo de detectores compactos de neutrinos, los cuales podrían ser desplegados alrededor de las centrales nucleares para monitorear su funcionamiento. Esto sería crucial para las agencias que supervisan el uso seguro y pacífico de la energía nuclear y la gestión de los desechos generados por las centrales nucleares.

La UNSAM en CONNIE

El papel del spokeperson o de referente científico es el de cuidar de todos los aspectos de instalación, operación, mantenimiento y análisis de datos del experimento, y liderar el proyecto. El experimento sitúa a científicos de la UNSAM en la primera línea de conocimiento, aportando al desarrollo de tecnologías de detección avanzadas y su aplicación en áreas de relevancia para la sociedad.

“Con CONNIE podemos hacer investigación de primer nivel mundial desde Argentina, entrenando estudiantes y formando recursos humanos altamente capacitados para actuar en investigación y en el mercado tecnológico. El proyecto es una colaboración internacional donde la mayoría de los miembros son argentinos y casi todos latino-americanos. Ser la spokeperson de este experimento es un orgullo y además una gran responsabilidad” comenta Carla Bonifazi. 

Escuela de Ciencia y Tecnología, investi