Plomo arqueológico atrapa axiones solares exprés
En lo profundo del subsuelo, en el silencio de un criostato (un contenedor refrigerado), yacen cristales de plomo que una vez formaron parte de un barco romano antiguo. Este material apenas emite radiación de fondo: en dos mil años, los isótopos inestables se han desintegrado, y ahora es perfectamente puro para la caza de eventos rarísimos. El experimento RES-NOVA se construyó para captar la respuesta de neutrinos de una explosión de supernova en nuestra galaxia. Pero los mismos cristales resultaron ser una excelente trampa para los axiones solares, partículas ligeras e invisibles que nadie ha visto todavía.
Los axiones nacen en el plasma ardiente del Sol por varios caminos. Por ejemplo, un fotón se convierte en axión en el campo eléctrico de un núcleo; esto se llama efecto Primakov. O un electrón, al frenarse, emite una de estas partículas. En el cristal de wolframato de plomo (PbWO4) ocurre el proceso inverso: el axión se absorbe, cediendo energía a un electrón o generando un nuevo fotón. Así se produce la señal: un diminuto salto de temperatura en el detector. Puede detectarlo un bolómetro ultrasensible (un instrumento para medir flujos de calor infinitesimales).
El análisis de los primeros datos del prototipo de 13 gramos ya ha dado límites a la fuerza de interacción de los axiones con los fotones. Y sin modelos complejos de fondo, con un método estadístico simple. En el futuro, acumulando una exposición de tonelada-año (una medida de los datos recogidos), RES-NOVA podrá sondear simultáneamente tres canales diferentes de acoplamiento de los axiones: con fotones, electrones y nucleones. Así, el plomo antiguo se convierte en un puente entre la astrofísica y la física de partículas.
El plomo utilizado en el detector se recuperó de un barco romano hundido de unos 2000 años de antigüedad. Durante este tiempo, el isótopo radiactivo plomo-210 se ha desintegrado casi por completo, lo que hace que el material sea cientos de veces más puro que el plomo moderno.