Miércoles 16 de septiembre de 2015
¿Qué puede ser más excitante que ver el comienzo del universo? Para mí al menos es algo alucinante, algo que ha cambiado la manera de entender nuestra propia existencia y mundo. El saber que el universo tuvo un comienzo, que tiene una edad, que todo nació de un punto y se expandió hasta la inmensidad que conocemos, son ideas que se escapan del intelecto y que rozan nuestra espiritualidad.
Pero, ¿cómo logramos esta hazaña?, ¿qué artilugios tecnológicos utilizamos? y ¿cómo la naturaleza nos dio esta oportunidad maravillosa de entenderla?
La radiación de fondo cósmico —o luz remanente del Big Bang— se originó unos 300 mil años después del comienzo, enfriándose a tal punto en el largo trayecto que hoy la vemos como un suave brillo, similar al de un cuerpo negro a sólo 2,73 grados Kelvin (-270 grados Celsius). Pequeñas fluctuaciones de este brillo, del orden de algunas millonésimas de grado, nos hablan de las leves variaciones de densidad de materia en ese universo temprano, las cuales a la larga formarían las galaxias y la distribución de la materia que vemos hoy. En medirlas se encuentra entonces la clave para descifrar el origen de todo lo que conocemos.
Como se imaginarán, para detectar una radiación tan extremadamente tenue se necesitan telescopios fabulosamente sensibles. Paradójicamente no requieren ser muy grandes, ya que por su extensión en el cielo la resolución no es una limitante. La clave en cambio se encuentra en los detectores, en el corazón del instrumento, y es allí donde el desarrollo tecnológico se vuelve crítico, ganando terreno en las últimas décadas impulsado por cientos de científicos e ingenieros de las más prestigiosas universidades e institutos tecnológicos del mundo.
Vamos a la esencia de estos detectores: la primera clave del éxito es la temperatura. Para detectar señales con temperaturas cercanas al cero absoluto se requieren sensores a temperaturas aún más cercanas al cero absoluto. Por esto la última generación de detectores funciona a la impresionante temperatura de 0,1 grados Kelvin, siendo enfriados por sistemas criogénicos basados en isótopos de Helio en estado líquido en condiciones de alto vacío.
Los detectores más utilizados hoy en día se llaman TES ("Transition Edge Sensor"), y basan su funcionamiento en el punto de transición donde un conductor normal se convierte en un súper conductor. En dicho estado, minúsculas variaciones de temperatura, causadas por la radiación del Big Bang, provocan grandes variaciones de resistencia eléctrica, las cuales pueden ser amplificadas para medir el fondo cósmico. En otras palabras, ¡son súper termómetros criogénicos! La sensibilidad conseguida es tan grande, que uno sólo de estos detectores —instalado en un telescopio de un metro de diámetro— podría detectar una ampolleta en la Luna.
Por si esto fuera poco, gracias a las técnicas de micro-fabricación desarrolladas para los computadores, es posible poner miles de estos detectores juntos —número que esperamos pronto alcance las decenas de miles—, multiplicando así la sensibilidad que podemos alcanzar.
Para terminar, quisiera mencionar que hoy existen dos telescopios cosmológicos equipados con estos detectores en Chile. Se trata de los telescopios ACT y POLARBEAR, a los cuales se sumará este año otro telescopio similar llamado CLASS. Todos ellos están instalados en el desierto de Atacama a más de 5.000 metros de altura —donde las condiciones atmosféricas son ideales para estas observaciones— haciendo a nuestro país y a nuestros científicos partícipes de la aventura única de entender de donde venimos.
