Una parte fundamental de uno de los mayores experimentos recientes de física de partículas se desarrolló en Brasil. El Arapuca es un detector de luz que se instalará en el Experimento de Neutrinos Subterráneos Profundos (DUNE), un proyecto que busca descubrir nuevas propiedades de los neutrinos, partículas fundamentales con muy poca masa que viajan a una velocidad cercana a la de la luz.

El X-Arapuca es una versión mejorada del detector de luz desarrollado por los profesores Ettore Segreto del Instituto de Física Gleb Wataghin de la Universidad de Campinas (UNICAMP), y Ana Amélia Bergamini Machado, investigador colaborador de la misma institución. El dispositivo fue el tema de la sesión impartida el primer día de la FAPESP Week London, un evento que tendrá lugar del 11 al 12 de febrero, 2019.

El detector se instalará en el DUNE, que se espera que comience a construirse en los Estados Unidos en 2021. DUNE estará equipado con dos enormes detectores. El primero estará cerca de la fuente en el Laboratorio Nacional Fermi (Fermilab) en Batavia, Illinois. El acelerador de partículas del laboratorio producirá un potente haz de neutrinos. Ese rayo viajará al segundo, detector mucho más grande, 1, 300 km de distancia, en la instalación de investigación subterránea de Sanford en Dakota del Sur, sosteniendo 70, 000 toneladas de argón líquido y situado a 1,5 km bajo tierra. El sitio también tendrá 60, 000 detectores X-Arapuca que se encargarán de detectar la luz emitida por el haz. Cada X-Arapuca medirá 10 por ocho centímetros.

Todo el sistema se está probando a menor escala, el ProtoDUNE, en funcionamiento desde septiembre de 2018 en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en la frontera entre Francia y Suiza.

"Este es el desarrollo más reciente del Arapuca. Proporciona una eficiencia aún mayor basada en el mismo principio, al tiempo que introduce modificaciones menores. Estamos realizando las pruebas en UNICAMP y el detector parece estar muy bien. Además de eso, la construcción es más simple, "Dijo Segreto.

Una de las modificaciones fue la inclusión de una luz guía, un dispositivo hecho de un material que atrapa de manera más eficiente los fotones dentro del detector. Es más fácil medir las propiedades de la luz al capturar más. "La idea de estos detectores más grandes es dirigir aún más fotones a los detectores activos, sensores de silicio que son mucho más pequeños, "Dijo Segreto.

Se espera que estos pequeños sensores sean las únicas partes del X-Arapuca que no se fabricarán en Brasil. "La idea es que todos los demás componentes se fabriquen en el país al igual que el ensamblaje del dispositivo, "dijo el investigador, quién dirigirá toda la parte de detección de luz del experimento.

La luz se producirá cuando el haz de neutrinos alcance el argón líquido en el detector principal del DUNE y produzca un centelleo. Entre los factores que influyeron en la elección del argón líquido se encuentra su capacidad de centelleo, que es mucho más grande que el agua utilizada en otros experimentos como el Super-Kamiokande de Japón. El argón se distribuirá en cuatro módulos, cada una de las cuales contiene argón mantenido en estado líquido mediante refrigeración a -184ºC. El argón líquido también permitirá obtener imágenes tridimensionales de las interacciones con una cantidad de detalle y precisión sin precedentes.

Se espera que el experimento proporcione respuestas sobre cómo se formó el universo, investigando misterios como la "violación de la simetría de paridad de carga de los leptones, " cuales, justo después del Big Bang, habría producido un pequeño excedente de materia sobre la antimateria. Este excedente constituye el universo que conocemos.

Stefan Söldner-Rembold, profesor de la Universidad de Manchester y uno de los ponentes del evento, elogió la participación de Brasil en el experimento. El investigador habló en nombre de la participación del Reino Unido en el consorcio. “Uno de los retos que tenemos con este tipo de convenios es cómo aportan recursos las distintas agencias de financiación de otros países. Quien pone el dinero quiere que se gaste, y la experiencia desarrollada, en la zona. La idea es que Brasil no solo esté aportando fondos, pero que los detectores se están construyendo en el país y se están instalando en el DUNE mediante el uso del conocimiento brasileño. Esto suele ser difícil de hacer, pero vamos a lograr hacerlo en este caso, "dijo el investigador.