La cazadora de materia oscura que trabaja bajo 1.400 metros de roca

“No soy un monstruo, sino, al fin y al cabo, una mujer normal”. Esta física italiana lidera desde hace años un experimento para resolver uno de los grandes misterios del Universo

(El Confidencial).- “No sé por qué acepté esta entrevista. Tal vez para que se entienda que no soy un monstruo, sino, al fin y al cabo, una mujer normal”. Y al contestar esto —medio en broma, medio en serio—, Elena Aprile (1954, Milán), física de la Universidad de Columbia, se aparta de la cara un mechón del cabello que le incomodará varias veces durante la conversación, y deja escapar una sutil sonrisa. Hoy, cuando hablamos con ella, su nombre ya ha dado la vuelta al mundo, por un hallazgo que podría revolucionar la física. Buscando una partícula que se cree podría probar la existencia de materia oscura en un túnel a 1.400 metros bajo la roca del Gran Sasso (Apeninos centrales, Italia), esta mujer de 66 años podría haber encontrado una de las claves para descubrir uno de los misterios del Universo. Así lo sugirió el equipo del cual es directora, XENON1T, en un paper que salió publicado a mitad de este mes y que ha provocado euforia y prudencia en la comunidad científica. Esto si bien, como ella misma dirá varias veces, no afirma haber descubierto la materia oscura, sino una posible nueva pista.

Pregunta. Empecemos por el comienzo. ¿Por qué se ha pasado la vida investigando sobre la materia oscura?

Respuesta. Quizá porque soy muy curiosa, terca y algo chiflada y, cuando tomo una decisión, en general no paro hasta haberlo conseguido. No me rindo. La otra explicación es que considero que lo que hacemos es demasiado importante. ¿Cómo podría renunciar a mis investigaciones? He estado investigando lo desconocido, construyendo máquinas que podrían ayudarnos a aclarar misterios que aún no tienen respuesta.

P¿Desde cuándo investiga sobre esto?

2001. R. Envié la primera propuesta [sobre la materia oscura] a la Fundación Nacional de Ciencias [de Estados Unidos] ese fatídico septiembre de 2001. La aceptaron enseguida, algo realmente extraordinario. Yo ya había trabajado con el xenón [un gas noble muy pesado, que el experimento de Aprile convierte en líquido] y pensé que también podía servir para buscar materia oscura. Pero queríamos tener respuestas en 3, máximo 4 años, y no ha sido así.
2002. Esto debe haber sido frustrante.
2003. Por supuesto. Y entristecedor. Pero hemos avanzado con el paso del tiempo. Empezamos con un experimento de unas decenas de kilos [de xenón], luego pasamos a uno con más de 1.000 kilos, y ahora estamos construyendo uno de 8.000 kilos. Esto nos ha permitido ir descartando hipótesis.
2004. Otra pregunta, quizá algo bruta: ¿Por qué esto debería importarle a la humanidad?
2005. Porque no estamos hablando de extraterrestres o de los marcianos de Elon Musk. Quiero decir: tu cuerpo, mi cuerpo, todo lo que tocamos y todo lo que vemos, está hecho de átomos, nucleones, electrones, y toda la bella estructura que conocemos. Pero no hay que olvidar que los humanos sólo sabemos de qué está hecho el 5% de todo el universo [la materia convencional]. Supongo que hay algunas personas que piensan: ‘¿y qué?’. Pero otros necesitamos saber más, ya que esto también define nuestras certezas.
2006. ¿Es decir?
2007. Que el restante 95%, que no solo es materia oscura sino también energía oscura, también explicaría por qué nuestro planeta es como es y cuál será su destino último. Sé que es difícil de explicar pero es una realidad: sin su empuje gravitatorio [de la materia oscura] las galaxias se romperían y las estrellas de nuestra galaxia no podrían existir.
2008. El problema es que esta materia oscura nunca ha sido observada directamente.
2009. Pero indirectamente, sí [los físicos han deducido su existencia]. Por ejemplo, cuando observas las estrellas en una galaxia y ves lo rápido que se mueven alrededor de esa galaxia, se entiende que hay algo más que no se explica con la teoría de la relatividad e [Isaac] Newton.

Aprile empezó este trabajo en 2006, cuando empezó a experimentar con xenón

1. Hablemos de su experimento en concreto. ¿Qué hay de nuevo y por qué ha generado revuelo en la comunidad científica?
2. Varios equipos internacionales han puesto en marcha distintas estrategias para detectar materia oscura. Nosotros, desde que empezamos con los experimentos XENON en 2006, hemos optado por la averiguación directa. Por ello hemos construido todos estos detectores; estábamos buscando la rara colisión entre un WIMP [acrónimo en inglés de partícula masiva de interacción débil, que, en los últimos años, ha sido considerada una de las opciones favoritas para explicar el misterio de la materia oscura] y un átomo de xenón. Pero han pasado 15 años y aún no ha ocurrido. Lo apasionante de nuestro último experimento [el XENON1T] no sólo es que fue el más grande realizado hasta ahora, sino que también fue particularmente silencioso pues hicimos un gran esfuerzo para mantener la radiación baja. Lo hicimos porque estábamos buscando una interacción que creemos muy poco frecuente. Nuestros datos además se han obtenido a lo largo de un año [entre febrero de 2017 y febrero de 2018], con 2 toneladas de xenón.

P.¿Y con qué se encontraron?

1. Analizamos los eventos de fondo, donde no habíamos mirado antes, y nos encontramos con un exceso de eventos [respecto a los previstos por el modelo estándar de la física], más de los que esperábamos ver, una señal. No estamos diciendo que es materia oscura porque no estábamos buscando materia oscura en ese canal pero, cuando lo vimos, nos preguntamos: ‘¿qué demonios es esto?’. Y es por esto que hablamos de [la posibilidad que sean] axiones solares, trinios o neutrinos con propiedades magnéticas.
2. En una nota escribieron que, si la señal es real y los axiones se detectan nuevamente, esto podría tener un “un gran impacto en nuestra comprensión de la física fundamental, pero también de fenómenos astrofísicos”. ¿Lo puede explicar mejor?
3. Los axiones son partículas subatómicas muy interesantes porque, como los WIMPS, por mucho tiempo se ha teorizado que podrían resolver otros problemas en la física, pero nunca han sido vistos. En concreto, estas partículas solares han sido propuestos para comprender la interacciones de la fuerza [nuclear] fuerte, la que regula las interacciones de los nucleones de los nucléolos. Por ello, de confirmarse su existencia, se podría encontrar una nueva solución en el modelo estándar de la física, el llamado problema de la simetría CP fuerte, que es una incógnita que persiste desde hace 30 años. Estas partículas podrían haber sido producidas en la etapa más joven del universo.
4. Veamos si he comprendido bien. ¿Está diciendo que estos axiones no serían en sí materia oscura, pero podrían probar por primera vez su existencia?
5. Sí. De hecho, estos axiones podrían ser producidos por las estrellas, por ejemplo, el sol. Y, si esto es así, estos axiones nos estarían llegando con una energía suficiente para aparecer en nuestro detector y producir una señal. Por eso, si esta señal es real, y si esta señal se debe a los axiones, algo que de verdad espero, probaría por primera vez la existencia de una nueva partícula. Una partícula que no prevista por el modelo estándar de la física. Por eso es tan importante.
6. Suena como algo revolucionario.
7. Sí, sería una revolución… De verdad podría significar un boleto para [lograr el premio Nobel de Física de] Estocolmo… no para mí, eh, para todos los miembros del equipo (se ríe).
8. Habrá que seguir pendiente de usted.
9. Sabe, es por esto que estamos muy emocionados. No diseñamos nuestro experimento para este hallazgo, nos topamos con él. Además, incluso si no son axiones, creo que este nuevo experimento nos permite avanzar más. Aún así, entiendo que la gente lo haya recibido con cierto escepticismo, nosotros también nos sentimos escépticos y por esto hemos sido muy cautelosos. Y también hemos sido muy prudentes porque estamos construyendo una nueva máquina, un nuevo detector que será incluso mejor.

Antes de que acabe el año

1. ¿Cuándo se pondrá en marcha nuevo experimento?
2. Pese [los retrasos acumulados por] el covid-19, he hecho presiones para continuar con la investigación y, con suerte el experimento debería estar en marcha antes de que acabe el año. Los resultados llegarán en tres, máximo cinco meses.
3. También han sugerido que el detector haya sido contaminado por cantidades diminutas de tritio [una forma radiactiva de hidrógeno]. ¿Este es el escenario malo?
4. Malo y bueno. Porque estaríamos hablando de tritio, un átomo radioactivo raro que está en el aire y en el agua. Y para explicar la señal que detectamos la cantidad de tritio sería de tres átomos per kilo. Esto demuestra la relevancia de nuestro experimento, que habría sido capaz de detectar una contaminación tan diminuta.
5. Aun así, parece más convencida de que sea un axión.
6. Lo cierto es que hemos sido muy conservadores y prudentes en nuestro paper. Podríamos haber sido más hiperbólicos pero hemos optado por la prudencia. También porque muchos de mis colaboradores son muy rígidos.
7. ¿Por qué utilizan los laboratorios del Gran Sasso de Italia?
8. El laboratorio del Gran Sasso no es el más profundo [del mundo], pero sí es el más grande y su infraestructura es muy buena. Además, y esto no lo digo porque soy italiana, pero sí le puedo decir que es muy fácil enviar a mis colaboradores allí. ¿Quiere saber por qué?
9. Dígame.
10. Es un lugar lindo, se come muy bien y el vino es muy barato (se ríe). Y sabe qué, a mí de verdad me importa mi gente. Quiero que se sientan felices. Tal vez es algo egoísta, pero creo que si se sienten bien, el experimento avanza más rápido. Y este experimento funciona bien sobre todo gracias a ellos. Yo soy así. A algunos les gusta mantener cierta distancia, mientras que yo prefiero involucrarme con las personas que trabajan conmigo.
11. ¿Quiénes son las personas que integran su equipo?
12. Son unos 163 físicos, la mayoría de países europeos, pero también hay grupos de Estados Unidos, Israel, incluso de Abu Dhabi. De hecho, dado que los fondos [que están usando ahora] no proceden únicamente de Estados Unidos, también tenemos a varias personas de Alemania, Francia, Suecia. Por supuesto [la Universidad de] Columbia es un gran donante por el que seguimos teniendo un papel importante. Creo que también es significativo es que muchas de estas personas llevan tiempo trabajando en este proyecto. Somos casi una familia.

P.¿Hay mucha competitividad en su sector?

1. Mucha. Por eso estoy empujando para que el nuevo experimento empiece lo antes posible.
2. ¿Hay otro experimento en curso en China, verdad?
3. Sobre esto se podría escribir otro artículo.
4. ¿Qué quiere decir?
5. Hay otros experimentos similares en Estados Unidos y en China, el llamado PandaX. El tema es que me divorcié, en la vida privada y en la profesional dentro del proyecto XENON, aunque esto último fue lo que cronológicamente ocurrió primero.
6. Cuente.
7. Después del primer experimento, en el que la mayoría de mis colaboradores eran estadounidenses, algunos de ellos vieron la oportunidad de trabajar en un laboratorio subterráneo en una antigua mina de oro en Dakota del Sur (Estados Unidos). Por eso tuvimos una gran pelea y, al final, yo me quedé y ellos se fueron, creando al experimento que se conoce como LUX. El fundador de este segundo equipo, que usa la misma técnica y el mismo líquido, pues… ha llegado después. Pero bueno, yo sigo llegando primera [en resultados].
8. ¿Y los chinos?
9. Es una historia similar. Un antiguo estudiante mío se convirtió en profesor en China, y así también mi exmarido se fue a Shanghái, dando vida al PandaX. A mí exmarido le dije que se fuera un poco más lejos.

China y EEUU han puesto en marcha experimentos similares a los de Elena Aprile

1. Qué historia. ¿De qué años hablamos?
2. 2010, 2011. Por eso ahora existen tres experimentos aunque todos se originan en XENON, y hay mucha competitividad. Pero en realidad no es algo negativo, al revés; sería extraño estar sola en esto. Sabemos que podemos controlarnos mutuamente.
3. ¿Todo esto tiene implicaciones geopolíticas?
4. No. No es una cuestión geopolítica. Solo se trata de que todos queremos ser los primeros en descubrir algo que consideramos muy importante.
5. ¿Un nuevo confinamiento puede retrasar su nuevo experimento?
6. Sí, lamentablemente. Yo personalmente tomaré un vuelo en diez días y me quedaré todo el verano en el laboratorio del Gran Sasso. Normalmente ya debería estar allí. Es muy importante ahora porque en este momento, por la pandemia, tenemos menos personal. Muchos no pueden viajar, también por la historia de [las limitaciones de] visados anunciadas por [el presidente estadounidense] Donald Trump.
7. Entonces seguirá los preparativos paso a paso.

R. Otra razón [para viajar a Italia] es que ahora entramos en la fase en la que debemos rellenar el tanque con el líquido xenón, que es muy caro, cuesta 2-3.000 dólares por kilo; digamos que no es un champán barato. Por eso todo error nos afectaría. Y mi grupo está a cargo de de enfriar este líquido para transformarlo de gas en líquido.