Durante décadas, el Polo Sur ha sido un país de las maravillas para los físicos. Han mirado su cielo exquisitamente claro para estudiar el resplandor posterior del big bang, el fondo cósmico de microondas (CMB), y han usado el hielo mismo para detectar partículas casi indetectables llamadas neutrinos que provienen de otras galaxias. Pero los planes para dos grandes proyectos nuevos en el polo podrían retrasarse durante años por problemas de infraestructura menos elevados y un suministro eléctrico limitado.
En una carta del 12 de junio «Estimado colega», la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) les dijo a los investigadores que, después del cierre de la pandemia, debe atender una acumulación de mantenimiento en múltiples sitios antárticos. En el Polo Sur, durante los próximos años, la agencia solo apoyará experimentos que ya hayan sido aprobados para seguir adelante. “[P]Los proponentes que busquen apoyo para nuevos proyectos en la Estación del Polo Sur deben consultar al oficial de programas competente para discutir ubicaciones alternativas”, dice la carta.
Esa oración hace que los físicos se pregunten cuándo NSF seguirá adelante con dos proyectos importantes que deben construirse en el polo. Uno desplegaría nuevos telescopios CMB allí y el otro expandiría el gigantesco detector de neutrinos IceCube. Los proyectos, conocidos como CMB-S4 y IceCube-Gen2, tienen como objetivo comenzar a construir dentro de 5 años. “Tal vez en las próximas semanas tengamos un poco más de claridad sobre lo que realmente significa la carta a los Queridos Colegas”, dice Mary Hall Reno, física teórica de la Universidad de Iowa.
La advertencia de NSF llega en un momento delicado, ya que para octubre un Panel de Priorización de Proyectos de Física de Partículas ad hoc (P5) debe formular un nuevo plan de 10 años para la física de partículas de EE. UU. “El problema es que nadie sabe” el verdadero marco de tiempo para los proyectos, dice Hitoshi Murayama, teórico de la Universidad de California, Berkeley, que preside P5.
Pero los físicos pueden estar adelantándose, dice James Ulvestad, director interino de la oficina de programas polares de la NSF. Ninguno de los proyectos ha avanzado más allá de la fase de I+D, señala, y mucho menos obtuvo la aprobación para la construcción o la financiación del Congreso. “Simplemente pasar por ese proceso y luego prepararse para la construcción casi inevitablemente lo lleva más cerca del final de la década de todos modos”, dice. Agrega que tal como se conciben actualmente, los proyectos probablemente requerirán más energía eléctrica de la que puede proporcionar la Estación del Polo Sur.
CMB-S4 pretende ser el estudio terrestre definitivo de la radiación persistente del Big Bang, que es rico en pistas sobre el origen y la estructura del universo. Una colaboración de $ 840 millones entre NSF y el Departamento de Energía, CMB-S4 construiría dos telescopios de microondas de 6 metros en Chile y uno de 5 metros y nueve telescopios de 0,5 metros en el Polo Sur. Aquellos en el polo serían esenciales para un objetivo clave: detectar remolinos en forma de molinillo en la polarización del CMB conocidos como modos B primordiales. Esos remolinos serían una señal de distorsiones del espacio llamadas ondas gravitacionales que se propagan a través del universo primitivo, lo que a su vez sería evidencia de que el cosmos recién nacido experimentó un crecimiento exponencial conocido como inflación.
El equipo de CMB-S4 está listo para comenzar a preparar el sitio tan pronto como obtenga el visto bueno, con suerte en 2028, dice John Carlstrom, astrofísico y miembro del equipo de la Universidad de Chicago. Hay cierta urgencia, señala, ya que ese año Japón planea lanzar una nave espacial llamada LightBIRD que también tiene como objetivo detectar los modos B primordiales. “Para ser honesto, el final de la década funciona”, dice Carlstrom. “Pero si el final de la década se convierte en el final de la próxima década, estamos en problemas”.
IceCube-Gen2 aumentaría el tamaño del detector de neutrinos más grande del mundo, que detecta neutrinos de ultra alta energía desde el espacio con cadenas de sensores ópticos incrustados en lo profundo del hielo. Los detectores 5160 buscan un destello de luz, una onda de choque óptica, radiada por partículas cargadas generadas cuando un neutrino choca con un núcleo atómico. El año pasado, los físicos de IceCube informaron que 79 neutrinos provenían del corazón de una galaxia cercana llamada NGC 1068, la primera fuente constante de neutrinos extragalácticos identificada.
El proyecto Gen2 desplegaría otros 9600 sensores ópticos para aumentar el volumen del detector de 1 a 8 kilómetros cúbicos, permitiéndole detectar más fuentes de neutrinos y marcando el comienzo de una era de astronomía de neutrinos. Los investigadores esperan implementar las primeras cuerdas nuevas en 2028 y completar la tarea en 7 u 8 años. Si el proyecto se retrasa varios años, los colaboradores podrían buscar otros proyectos, señala Reno. “Ya hemos tenido un retraso de 3 años con COVID”, dice ella. “Con el aumento de los retrasos, ¿perderá los recursos humanos que necesita para mantener en marcha este sofisticado programa?”
Pero ningún proyecto puede comenzar antes de que NSF repare la infraestructura, dice Ulvestad. La estación del Polo Sur Amundsen-Scott de 7400 metros cuadrados y los edificios de apoyo para IceCube y los telescopios CMB actuales se están hundiendo en la acumulación de nieve y necesitan ser elevados. Y las cabañas Quonset cubiertas de nieve de 48 años de antigüedad que se usaban para almacenar combustible, suministros y vehículos necesitan refuerzos.
El Congreso asignó $60 millones este año para dicho trabajo y la NSF planea gastar cantidades similares en los próximos 2 años. Pero la logística de llevar materiales y personas al polo significa que el trabajo allí no comenzará hasta fines de 2026 y probablemente tomará 2 o 3 años, dice Ulvestar. Eso empuja la construcción de ambos proyectos científicos hasta 2028 o 2029 como muy pronto.
Podría venir significativamente más tarde. Antes de que cualquiera de los proyectos pueda presentarse a la Junta Nacional de Ciencias de NSF para su aprobación, debe pasar por una etapa de diseño que generalmente dura de 3 a 6 años, dice Linnea Avallone, directora de instalaciones de investigación de NSF. “El Congreso en particular ha sido muy franco sobre querer que sigamos nuestros procesos”, dice ella. Por lo tanto, es posible que la aprobación no llegue hasta el final de la década, y que el trabajo polar comience unos años más tarde.
Entre los problemas de diseño no resueltos está el de la energía eléctrica. CMB-S4 requeriría 170 kilovatios, un 20% más que los telescopios CMB actuales. Eventualmente, IceCube-Gen2 requeriría 190 kilovatios, 2,5 veces más que IceCube. Pero la energía en el polo es limitada, suministrada por un generador diesel que produce entre 600 y 700 kilovatios.
En principio, NSF podría instalar más generadores y transportar más combustible al poste, dice Albrecht Karle, físico y miembro del equipo IceCube de la Universidad de Wisconsin-Madison. La mayor parte del combustible se remolca por tierra 1600 kilómetros desde la estación McMurdo en la costa mediante tractores en la llamada Travesía del Polo Sur, que funciona desde 2006. “La travesía es generalmente escalable”, dice Karle.
Eso no es necesariamente así, dice Ulvestad. NSF realiza tres travesías por temporada y, por razones de seguridad, es poco probable que aumente ese número, dice. Aumentar la capacidad de la red en el Polo Sur también requeriría un proyecto separado, ni siquiera propuesto hasta ahora, que probablemente no podría realizarse mucho antes de 2040, dice Ulvestad.
Ser empujado a finales de la próxima década es exactamente lo que los físicos esperan evitar. “Sería una pena pensar después de todos estos años, incluso décadas, que nos ganarían” en el descubrimiento de los modos B primordiales, dice Carlstrom. «Sería como, ‘¿De verdad, no lo hicimos porque estamos esperando que se eleve un edificio?'»
