QUBIC: un telescopio para develar el origen del universo que tiene participación argentina

Pocos objetivos son tan añejos como inconmensurables para la ciencia como develar el origen del universo. En vistas a avanzar en esa tarea de impacto mundial, la revista Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) acaba de lanzar un número especial que incluye ocho artículos científicos en los que se describe el telescopio del proyecto QUBIC, único en el mundo, se presentan los resultados de las pruebas de laboratorio y se detallan sus capacidades científicas. Una iniciativa científica inédita, que cuenta con participación de representantes argentinos.

“En estos ocho artículos está compilado todo lo que hay sobre QUBIC –asegura Beatriz García, astrónoma e investigadora del Conicet y una de las representantes del Proyecto en Argentina–. Muestran la teoría y la ciencia que hay detrás de este telescopio, lo que se desea detectar, la idea completa desde el diseño, la fabricación de los diferentes subsistemas, su testeo en el laboratorio y todo lo que implica este instrumento. Es decir que estamos poniendo a consideración del mundo científico este instrumento, que es único en el planeta”.

El instrumento estuvo en desarrollo desde 2008 en París, fue construido en 2018 y probado entre 2019 y 2020. Finalmente, llegó a Salta en julio de 2021 y actualmente está siendo probado en una sala de integración especial construida en el marco del proyecto QUBIC. Las pruebas realizadas en Salta han confirmado que el instrumento no se dañó durante el viaje desde Francia y está funcionando de acuerdo con las especificaciones. A principios de 2023 se instalará en su sitio de observación definitivo, cerca de San Antonio de los Cobres, a cinco mil metros sobre el nivel del mar.

La Doctora en Astronomía Claudia Scóccola, profesora de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad Nacional de La Plata e investigadora independiente de Conicet, es también parte del Comité de publicaciones y responsable de desarrollo de software de QUBIC: «si bien hubo artículos anteriores, esta publicación logra englobar el concepto novedoso del telescopio, nunca antes utilizado en otro telescopio del fondo cósmico de radiación». Y agrega sobre el telescopio: «Tiene características que lo hacen único: su concepto científico y que sea un interferómetro bolométrico. El instrumento está funcionando muy bien en todas sus pruebas. Lo que se publica en esta jornada muestra el trabajo de dos años de cada área de laboratorio involucrada en QUBIC».

El telescopio cuenta con un diseño novedoso, destinado a sondear “la física del universo primordial”: lo que ocurrió unas pocas fracciones de segundo después del Big Bang, en los primeros instantes del universo. En ese momento se dio lo que se denomina inflación, que debe haber dejado sus huellas en la radiación de fondo cósmico en microondas. «Pequeñas perturbaciones en el campo eléctrico de dicha radiación, podrían ser detectadas por QUBIC y responder así una de las grandes preguntas de la Cosmología que aún están abiertas: ¿Qué pasó durante los primeros momentos del Universo?», comentaron desde el Ministerio de Ciencia.

“Los físicos todavía no tenemos pruebas directas de qué ocurrió realmente en esta época. Esto es justamente lo que QUBIC está buscando. Si los modos B primordiales son detectados, serán una prueba directa de la fase de Inflación cósmica del universo, un resultado importante para la Cosmología, con profundas implicancias para la física de partículas. El estudio del patrón de modos B permitirá el estudio de la física fundamental a energías que sería imposible de alcanzar en los próximos siglos”, destaca García.

La investigadora explica que la búsqueda de los modos B presenta un gran desafío para los astrofísicos: “La señal esperada es extremadamente débil, y su detección requiere sensores ultrasensibles y un telescopio excepcionalmente preciso. La señal también está afectada por la presencia de modos B no primordiales –especialmente aquellos producidos por el polvo en nuestra propia galaxia– que debe ser removido”. Es por esto que QUBIC fue pensado como un instrumento específicamente diseñado para detectar la polarización modo B, producto de una colaboración entre 130 investigadores e investigadoras e ingenieros e ingenieras de Francia, Italia, Argentina, Reino Unido e Irlanda.

El tema de los modos B de polarización está en el corazón de la cosmología moderna, como lo ilustra el hecho de que el Premio Grüber de Cosmología fue otorgado este año a tres físicos por su trabajo teórico sobre esta cuestión, uno de ellos Matías Zaldarriaga, es argentino, en estrecho contacto con la colaboración QUBIC.

Según señalan desde el Proyecto QUBIC, este telescopio compite con media docena de otros instrumentos en la búsqueda de modos B primordiales: BICEP/KECK, CLASS, SPIDER en Estados Unidos, Ali-CPT en China y el proyecto de satélite japonés (con fuerte contribución europea) LiteBIRD (planificado para 2030). «Todas son variaciones del concepto instrumental clásico de un telescopio y no ofrecen las particularidades de QUBIC en términos de pureza de medición y espectro-imagen que le debemos a la interferometría. Las sensibilidades de estos instrumentos son comparables y, en cualquier caso, el descubrimiento final deberá ser confirmado de forma independiente por varios equipos, ya que este descubrimiento tendrá repercusiones en la comunidad científica y más allá», remarcaron.

Scóccola agrega que «el siguiente paso es llevar el instrumental a la montaña y tomar imágenes del cielo lo cual, estimamos, sucederá entre fines de 2022 y a inicio de 2023. Se analizará la calidad de las imágenes y veremos cómo se comporta el equipo».

«La buena noticia –continúa– es que este concepto se materializó en este telescopio a pequeña escala y es el resultado de algo que se pensó hace 15 años: la tecnología de los criostatos que llevan todo a temperaturas de fracciones de grado por encima del cero absoluto, una tecnología de punta que está funcionando muy bien en este instrumento».