Irradia pasión y sabe explicarse. Tanto que logra hacernos creer que entendemos lo que dice. Juan José Gómez-Cadenas (Cartagena, 1960) llegó al Donostia International Physics Center (DIPC) hace tres años desde Valencia, previo paso por mecas de la física como el CERN, Stanford y Harvard. Es director del experimento NEXT, que busca demostrar en el laboratorio subterráneo de Canfranc que el neutrino, una partícula subatómica de accidentada vida, es su propia antipartícula; un descubrimiento que permitiría explicar por qué hay algo en vez de nada, es decir, por qué estamos aquí. En afortunada dupla con el químico y director científico de Ikerbasque, Fernando Cossío, este año ha ganado un Synergy Grant, el reconocimiento científico remunerado más importante que otorga el European Research Council (ERC). Con él y con la ayuda de los neutrinos tratarán de demostrar que apenas somos los restos de un gran naufragio cósmico.

¿Qué son los neutrinos y por qué dedicar a ellos toda una vida?

Los neutrinos vendrían a ser los productos de desecho del cosmos, porque todas las reacciones de desintegración que ocurren habitualmente en la naturaleza acaban produciendo neutrinos. Al mismo tiempo, el neutrino es también la razón por la que existe el universo, que estaba condenado a desaparecer. La razón es que, en el momento del big bang, en la sopa primaria de partículas y energía, había la misma cantidad de materia que de antimateria, y ambas se aniquilan entre sí. Sin embargo, creemos que en el big bang hay también presentes un tipo de neutrinos pesados que funcionan como agentes dobles, es decir, que son capaces de desintegrarse en materia y antimateria. Y en ese proceso, se desintegran un poco más en materia, lo que resulta en un diminuto exceso de materia después de la gran aniquilación. Ese poquito es el universo que tenemos, y es bastante válido decir que se lo debemos a los neutrinos.

No ha sido una vida fácil la de esta partícula.

Ha tenido una vida muy accidentada. Su existencia la postula Wolfang Pauli en 1930, cuando envía una célebre carta a los científicos reunidos en el congreso de Tübingen, en la que propone la existencia de una nueva partícula como «un remedio desesperado» para salvar la conservación de la energía. En aquella época, los físicos estudiaban la desintegración radioactiva, responsable de que un átomo inestable se transmute en otro más estable. En el proceso más corriente, que llamaron desintegración beta, se emite un electrón. Al medir la energía de ese electrón, los científicos de la época se encontraron con un problema. En teoría, el electrón solo puede tener la energía diferencial entre los dos átomos. Sin embargo, observaban que los electrones variaban de energía.

Pauli, un catedrático alemán de enorme prestigio, tuvo la osadía de introducir una segunda partícula en el proceso de desintegración, que se escaparía sin detectar, y que se llevaría el exceso de energía que falta. Así resolvía el problema, pero como se dice en buen castellano, vestía un santo desnudando a otro, porque se inventó una partícula fantasma. Le daba tanto apuro hacer eso que no se atrevió a ir a Tübingen en persona, mandando en su lugar a un asistente para que leyera su célebre carta, que empieza con una frase célebre: «Queridos y radioactivos señoras y señores». En aquella época llamarte «radioactivo» era la mar de chic.

No le dieron mucho crédito.

Al principio, nadie se tomó muy en serio la idea. Pero Enrico Fermi, un físico italiano de la misma liga científica que Galileo, utilizó la idea en su teoría sobre la desintegración beta. Eso sí, la mandó a “Nature” y no se la aceptaron; las revistas científicas no siempre aciertan a la hora de seleccionar artículos. De hecho, aún pasarían muchos años antes de que el neutrino se detectase.

¿Cómo se detectan?

A la detección de neutrinos yo le llamo la lotería de lo imposible. La probabilidad de acertar es cero, pero como el número de papeletas que puedes comprar es infinito, al final es probable lograrlo. Los neutrinos no acostumbran a interaccionar con la materia, sin embargo, si se prepara un blanco lo bastante grande, es decir, si juntas un número casi infinito de átomos, a uno le acabará tocando. Los principios de detección de los neutrinos siempre han estado basados en esta idea: detectores gigantes que compensan el hecho de que los neutrinos tienen muy poca probabilidad de interaccionar. El más grande de esos detectores se llama Super Kamiokande, está en Japón y tiene del orden de cincuenta mil toneladas de masa. Dentro caben, por tamaño, la catedral de Burgos, y por masa, el Titanic. Pero no satisfechos con esto, los físicos estamos construyendo Hyper Kamiokande, que tendrá una masa de diez Titanics.

Un poco más grande que el túnel de Canfranc...

En Canfranc no buscamos detectar neutrinos que lleguen de fuera, buscamos una desintegración que, de hecho, se produce sin emitir neutrinos. Es una jugada que necesita explicarse. Como hemos dicho al principio, creemos que los neutrinos son el origen de la asimetría cósmica que hace que el universo acabe siendo materia. Lo que intentamos demostrar en Canfranc es esa propiedad de los neutrinos, que pueden ser a la vez materia y antimateria.

Que son su propia antipartícula.

Existen algunos átomos, en particular el xenón, que son estables, excepto por una anomalía, que llamamos desintegración doble beta. En el proceso beta que explicó Pauli, un átomo se desintegra emitiendo un electrón y un neutrino. En el proceso doble beta, el xenón se transforma en bario, emitiendo dos electrones y dos neutrinos. Pues bien, si el neutrino es su propia antipartícula, esos dos neutrinos se aniquilan entre sí (lo hacen, de hecho, antes de formarse, un truco posible gracias a la naturaleza cuántica del universo) y acabamos con el llamado proceso doble beta sin neutrinos, en el que sólo se emiten dos electrones. Si somos capaces de observar ese proceso rarísimo, entonces demostraríamos la hipótesis del genial y malogrado Ettore Majorana, otro físico italiano de la escuela de Fermi y Galileo. Majorana postuló que el neutrino era su propia antipartícula y nuestro objetivo es demostrar que tenía razón.

Al recibir el Nobel tras una vida persiguiendo neutrinos solares, Ray Davis dijo que a través de los neutrinos pudo ver el interior del sol. ¿Ustedes quieren ver el interior del Big Bang?

¡Nosotros queremos saber por qué estamos aquí! La única idea buena que tenemos para explicarlo es que hay una partícula que es materia y antimateria. Si descubrimos que el neutrino es su propia antipartícula, estamos certificando esto, y respondiendo a una de las preguntas más profundas que quedan por responder en el campo de la física de partículas. La apuesta es grandísima.

¿Y cuál es su estrategia?

El experimento NEXT es un tanque de gas xenón a alta presión. Ese tanque contiene hoy en día 100 kilos de gas, pero en unos años llegaremos a una tonelada. Por tanto, en NEXT llegaremos a almacenar del orden de diez elevado a veintisiete átomos de xenón. Se trata de un número gigantesco, fíjate que el número total de estrellas en el universo es del orden de diez elevado a veintidós. NEXT contiene tantos átomos de xenón como estrellas contendrían cien mil universos. Eso nos permite jugar a la lotería de lo imposible. La probabilidad de que se produzca una desintegración doble beta es bajísima, casi cero, pero el número de átomos que preparamos es casi infinito, así que el resultado es que esperamos observar una o dos desintegraciones doble beta sin neutrinos cada año.

Si se produce una de estas desintegraciones, el producto final son dos electrones y un átomo de bario. El experimento NEXT se diseñó originalmente para observar los dos electrones y medir su energía; somos capaces, por simplificar, de sacarles una fotografía electrónica. Por otra parte, la técnica que Fernando Cossío y yo hemos propuesto nos permite capturar también el átomo de bario, gracias a una red de moléculas que ha diseñado Fernando. Esas moléculas atrapan el átomo de bario y cuando las iluminamos con un láser nos dan una señal muy clara. Si no hay bario, las moléculas emiten luz verde, si lo hay, luz azul. Así que la señal que buscamos es un destello azul.

Pero no es tan fácil...

No lo es, porque el ruido de fondo, debido a la radioactividad natural es enorme. Por eso es necesario hacer el experimento en un laboratorio subterráneo, blindados de los rayos cósmicos que caen sobre el planeta. aún así, el ruido sigue siendo muy grande, resumiendo podríamos decir que una desintegración doble beta sin neutrinos es un granito de arena, de color azul, en la playa de La Concha. Hay que encontrar ese granito.

También necesitarán algo de suerte.

Creo que lo conseguiremos, con mucho trabajo y también con buena fortuna. De hecho, ya he tenido algún golpe de suerte. Para empezar, hace tres años decidí venir al DIPC. Fue una decisión arriesgada, porque suponía dejar el CSIC y mi laboratorio en Valencia y empezar algo nuevo. Había interés porque viniese. En un momento dado, mientras negociaba con Ikerbasque los términos de mi nuevo puesto, conocí al director científico, un profesor de química llamado Fernando Cossío, una persona amplísima como científico y como intelectual, con una curiosidad infinita. Y Fernando me tira de la lengua, y yo le explico ‘fíjate, intentamos detectar esto, pero me estoy quedando sin recursos, necesito una señal además de los dos electrones y no la tengo’. Y en un momento dado le digo ‘yo lo que querría es detectar el átomo de bario...’. Y ahí Fernando me para y me dice: ‘espera, espera, si esto es lo que hago yo, diseño moléculas que capturan ese tipo de átomos’.

Y claro, la radiactividad nunca produce un átomo de bario. Por lo tanto, si somos capaces de decir ‘he visto dos electrones y un átomo de bario a la vez’, eliminamos ruido de fondo, es como si el granito azul en la playa de La Concha estuviera hecho de oro. Pasamos un detector de metales y ¡antes o después lo encontramos!

Suena fácil y todo.

Sí, ¿verdad? No lo es, pero empezamos a pensar en ideas, y nos dimos cuenta de que llevar el átomo de bario a donde queríamos detectarlo era relativamente fácil. Por tanto, ‘solo’ tenemos que plantar un bosque de moléculas capaces de capturar al bario.

¿Cómo se convierte esa idea en un experimento financiado con la ayuda más importante del ERC?

Las ideas estaban ahí. Formamos un grupo de físicos, químicos y ópticos, y junto a Celia Rogero, física de superficies y un equipo de ópticos de la Universidad de Murcia, liderado por Pablo Artal y Juanma Bueno, pudimos simular el experimento y demostrar que era viable. El resultado lo publicamos en “Nature”, con mucha repercusión, y a continuación solicitamos el Synergy Grant. Tuvimos éxito, de lo cual estamos muy contentos porque este tipo de premios remunerados son muy competitivos, se financian menos del 10% de las solicitudes. Obtuvimos casi 10 millones de euros para desarrollar esta tecnología en los próximos años.

No habrá sido fácil llegar hasta aquí.

NEXT es un proyecto muy novedoso. Cuando empezamos hace poco más de una década, nadie creía que pudiéramos desarrollar una tecnología competitiva. De hecho, de estos diez años, los primeros cinco fueron una travesía en el desierto, hasta que en el año 2014 recibí un Advanced Grant, un premio remunerado que otorga el ERC, de la misma categoría del Synergy Grant pero para investigadores individuales. Eso significó una considerable ayuda, de casi cuatro millones y, quizá más importante, que el campo empezaba a tomarnos en serio. Este mismo mes de octubre se acaba de celebrar un congreso internacional donde se han confirmado cuatro experimentos como los más punteros para descubrir el proceso doble beta en los próximos diez años, y NEXT es uno de ellos.

¿Cómo acaba en Donostia y Canfranc tras pasar por el CERN, Stanford y Harvard?

Me fui AL CERN en 1983, y mi percepción era que España era un país atrasado científicamente. Siempre pensé que mi carrera entera se desarrollaría en el CERN o EEUU, pero en un momento dado, hacia el año 2000, se conjugaron una serie de opciones personales y profesionales para que volviésemos, mi mujer que es física teórica y yo, a Valencia. Del año 2000 al 2010 fue una dura travesía del desierto, pero salió bien, hicimos experimentos muy importantes en Japón con el equipo de Valencia.

Ya hacia 2010, José Manuel Fernández de Labastida me propuso pasar al CSIC y liderar experimentos en el laboratorio nuevo de Canfranc, que se acababa de abrir. Aquello supuso un aguijonazo tremendo, la posibilidad de hacer algo en casa.

Tras la crisis, ¿se han recuperado los recursos para hacer ciencia en el Estado español?

No te lo puedo decir, se han vuelto a poner en marcha cosas, pero hace falta tiempo para ver si se mantienen en el tiempo. Con la crisis, el retroceso fue salvaje, una escabechina, la ciencia se congeló. Pero si miras al País Vasco, no fue así, la inversión aquí ha sido sostenida durante la crisis, y eso marca una diferencia colosal. Fue una de las motivaciones para venir aquí.

Ya que estamos en el DIPC, Etxenike y compañía tendrán algo de culpa...

Tienen toda la culpa, yo creo que hay que acusarlos con el dedo y decírselo: ‘tenéis toda la culpa’. Algo que no se suele entender es que, aunque la ciencia es colectiva, por supuesto, es muy susceptible al trabajo, la visión y la capacidad transformadora de personas concretas. Y en el País Vasco hay un nombre con mayúsculas, que es el de Pedro Etxenike, que tiene la formación científica, el talento político, la visión y la generosidad para hacer todo esto. Creo que el País Vasco ya aprecia y agradece esto, pero no sé si lo bastante. Además, ha sido capaz de crear una escuela magnífica de científicos con capacidad directiva, que han agarrado el testigo y empujan. Cuando hay un cambio generacional, cuando ya no todo depende solo del líder, te das cuenta del gran éxito que supone.

Para ir acabando, a diez años vista ustedes pueden demostrar que el neutrino es su propia antipartícula y ponerse camino al Nobel, pero el experimento también podría acabar sin resultados concluyentes. En un mundo que exige resultados inmediatos, ¿cómo se lidia con esos tiempos y a la vez con esa incertidumbre?

No sé decirte cómo se lidia con ello, cómo se mantiene la ilusión. De alguna manera, nos pica el bicho cuando somos lo bastante jóvenes e ingenuos, y a partir de ahí se convierte en una religión a la que ya no puedes renunciar. A mi me gusta decir que los investigadores de física de neutrinos medimos el tiempo en viajes a Ítaca, que duran veinte años. Tú haces una apuesta y eso implica un viaje, yo siento que estoy en mitad de camino a Ítaca, con otros diez años por delante. No sé cuál será el resultado, pero el gran poeta Kavafis te dice que, cuando llegues a Ítaca, puede que la encuentres pobre, pero que no te importe, porque entonces vas a saber que el objetivo, realmente, era el viaje.

Estos veinte años son un viaje maravilloso. Inventas una tecnología, creas un grupo, descubres ideas nuevas, haces cosas que no había antes, transformas la realidad, te salen spin-off como el que nos ha salido a nosotros, que es un PET de cuerpo entero que puede ser una pequeña revolución en medicina… Ojalá que cuando llegue a Ítaca encuentre que es rica, ojalá que al final del viaje encuentre el doble beta. Pero si no, da igual. Quizá fue porque leí a Cavafis de joven, que estoy aquí.

¿De qué serviría encontrar una Ítaca rica?

Me preguntan a menudo para qué sirve la ciencia básica. Sirve para muchas cosas, para avanzar tecnológicamente, para entender el universo y para entendernos a nosotros mismos, pero pensar que la ciencia es una cosa puramente utilitaria es un error, porque el utilitarismo en ciencia es una consecuencia, no un fin. Podíamos habernos pasado la vida entera perfeccionando las velas y las lámparas de gas, pero quien hace avanzar es el tipo que juega y descubre la bombilla eléctrica, los rayos X o los efectos cuánticos de los transistores. Si transformas toda la ciencia en utilitarismo, te quedas sin ciencia.