Observatorio de Neutrinos con sede en la India

El Observatorio de Neutrinos ( INO ) , con sede en India, es un proyecto de investigación en física de partículas en construcción cuyo objetivo principal es estudiar los neutrinos atmosféricos en una cueva de 1200 metros (3900 pies) ^{[ 1 ]} de profundidad bajo el Pico INO, cerca de Theni , Tamil Nadu, India. Se prevé que proporcione una medición precisa de los parámetros de mezcla de neutrinos. El proyecto es una colaboración entre varios institutos y uno de los proyectos experimentales de física de partículas más grandes emprendidos en India. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} 

El proyecto, que originalmente debía completarse en 2015 con un costo estimado de ₹ 15.000.000.000 ( ₹ 15 mil millones o US$ 209,7 millones), fue aprobado por el Ministerio de Medio Ambiente para su construcción en el Bosque Reservado de Bodi West Hills en el distrito de Theni de Tamil Nadu. Tras un retraso, el proyecto se puso en marcha en 2015.. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

Cuando se complete, el experimento principal del calorímetro de hierro magnetizado (ICAL) incluirá el imán más grande del mundo, cuatro veces mayor que el imán de 12.500 toneladas del detector Compact Muon Solenoid en el CERN en Ginebra , Suiza. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

El experimento principal propuesto en INO es el Detector de Calorímetro de Hierro (ICAL), cuyo objetivo es investigar los efectos de la materia terrestre en la propagación de neutrinos atmosféricos y determinar los parámetros de oscilación de neutrinos en el sector de oscilación 2-3. ICAL está diseñado como un detector magnetizado de 50 000 toneladas con hierro como elemento detector pasivo y cámaras de placas resistivas (RPC) como elementos detectores activos. Es decir, los neutrinos interactuarán con el hierro para producir partículas de estado final. Se espera que las RPC detecten aquellas partículas de estado final que tengan carga y registren las señales, así como aquellas que contengan información de posición y tiempo para permitir la reconstrucción de las trayectorias y/o cascadas, y por lo tanto, la energía y las direcciones de las partículas de estado final y también del neutrino incidente.

El diseño de ICAL se basa principalmente en el detector Monolith.Está previsto que el detector ICAL tenga tres módulos, cada uno con 151 capas de hierro y 150 capas de RPC, apiladas una sobre otra. Las dimensiones totales del detector serían de 48 m x 16 m x 14,5 m. Debido a su gran tamaño, el detector requeriría alrededor de 30 000 RPC de vidrio para la detección de partículas cargadas. Al ser un detector de neutrinos, ICAL debe ubicarse bajo tierra para reducir la señal de muones de rayos cósmicos.

La distancia entre INO y CERN está muy cerca de la "línea base mágica", una distancia en la que el efecto de la fase CP en la medición de${\displaystyle \theta _{13}}$es mínimo. ^{[ 9 ]} La principal ventaja física de INO ICAL es su capacidad para medir la jerarquía de masas de los neutrinos mediante el estudio de los neutrinos atmosféricos.

Los objetivos principales del ICAL son los siguientes: ^{[ 10 ]}

1. Determinación inequívoca y precisa de los parámetros de oscilación de neutrinos utilizando neutrinos atmosféricos.
2. Estudio de los efectos de la materia mediante la identificación de la carga eléctrica, que puede conducir a la determinación del signo desconocido de una de las diferencias de masa .
3. Estudio de la violación de la conjugación de carga y la paridad de carga (PC) en el sector leptónico , así como posibles estudios de violación de la conjugación de carga, la paridad y la inversión temporal (CPT).
4. Estudio de eventos Kolar , posible identificación de neutrinos de muy alta energía y eventos multimuónicos .

A diferencia del experimento Monolith, el detector ICAL tendrá placas de hierro de 5,6 centímetros (2,2 pulgadas) de espesor como detectores pasivos, con placas de circuito impreso reticulares de vidrio intercaladas como detectores activos. 

Un prototipo del detector ICAL con 14 capas, que mide 1 m × 1 m × 1 m, ya está operativo en el VECC de Calcuta. El prototipo de 35 toneladas está instalado en tierra para rastrear muones cósmicos. ^{[ 11 ]}

En 2008, INO inició un programa de formación de posgrado que conduce al doctorado en física de altas energías para brindar formación especializada a los estudiantes en las áreas de construcción de detectores y física de neutrinos. ^{[ 12 ]}

Se ha construido un prototipo llamado mini-ICAL , con 1/600 del peso de ICAL, para adquirir experiencia en la construcción de un electroimán a gran escala, estudiar el rendimiento del detector y probar la electrónica de ICAL en presencia de campos magnéticos periféricos. Este detector de 4 m × 4 m × 1,1 m tiene 11 capas de hierro, y se han insertado 20 RPC de 1,95 m × 1,92 m en los 10 espacios entre capas, en la región central. Mini-ICAL ha estado en funcionamiento desde 2018 y está recopilando datos de muones de rayos cósmicos. ^{[ 13 ]}

Un memorando de entendimiento (MdE) que detalla los aspectos operativos del proyecto y el modo de utilización de los fondos disponibles fue firmado por siete socios principales del proyecto: Tata Institute of Fundamental Research (TIFR), Mumbai, Bhabha Atomic Research Centre (BARC), Mumbai, Institute of Mathematical Sciences (IMSc), Chennai, Saha Institute of Nuclear Physics (SINP), Kolkata, Variable Energy Cyclotron Centre (VECC), Kolkata, Harish Chandra Research Institute (HRI), Allahabad e Institute of Physics (IOP), Bhubaneswar . ^{[ 2 ]}

Otros trece participantes del proyecto incluyen: Aligarh Muslim University , Aligarh, Banaras Hindu University , Varanasi, Calcutta University (CU), Kolkata, Delhi University (DU), Delhi, University of Hawaii (UHW), Hawaii, Himachal Pradesh University (HPU), Shimla, Indian Institute of Technology, Bombay (IITB), Mumbai, Indira Gandhi Centre for Atomic Research ( IGCAR ), Kalpakkam, North Bengal University (NBU), Siliguri, Panjab University (PU), Chandigarh, Physical Research Laboratory (PRL), Ahmedabad, Sálim Ali Centre for Ornithology and Natural History (SACON), Tamil Nadu y Manipal Institute of Technology , Manipal

La posibilidad de ubicar un observatorio de neutrinos en la India se discutió ya en 1989 durante varias reuniones celebradas ese año. El tema se volvió a plantear en la primera reunión del grupo de trabajo de física de neutrinos y cosmología durante el Taller sobre Fenomenología de Física de Altas Energías (WHEPP-6), celebrado en Chennai en enero de 2000, y entonces se decidió recopilar ideas concretas para un detector de neutrinos.

En agosto de 2000, durante una reunión sobre física de neutrinos en el Instituto Saha de Física Nuclear de Calcuta, se llevaron a cabo nuevas discusiones, donde un pequeño grupo de entusiastas de la física de neutrinos comenzó a debatir las posibilidades. La reunión Neutrino 2001 se celebró en el Instituto de Ciencias Matemáticas de Chennai en febrero de 2001 con el objetivo explícito de reunir a los experimentalistas y teóricos de este campo. La colaboración INO se formó durante esta reunión. La primera reunión formal de la colaboración tuvo lugar en el Instituto Tata de Investigación Fundamental de Bombay los días 6 y 7 de septiembre de 2001, donde se formaron varios subgrupos para estudiar las opciones de detectores y la electrónica, los objetivos físicos y las simulaciones, así como el estudio del emplazamiento.

En 2002, se presentó un documento al Departamento de Energía Atómica (DAE) que establecía el ambicioso objetivo de crear un Observatorio de Neutrinos en la India, detallando los objetivos físicos, las posibles opciones para el detector y su funcionamiento. Desde entonces, se han producido numerosos avances en la física de neutrinos. La concesión del Premio Nobel de Física (2002) a los pioneros de la física de neutrinos es una muestra de la importancia de este campo.

Como resultado del apoyo recibido de varios institutos de investigación, universidades, la comunidad científica y el organismo financiador, el Departamento de Energía Atómica, se estableció un Grupo de Colaboración de Neutrinos (GCN) para estudiar la posibilidad de construir un Observatorio de Neutrinos (OIN) en la India. A la colaboración se le encomendó la tarea de realizar los estudios de viabilidad, para lo cual el DAE proporcionó fondos. El 30 de agosto de 2002, los directores de los institutos participantes firmaron un memorando de entendimiento (MdE) para garantizar el buen funcionamiento del GCN durante el período de viabilidad. El GCN tiene como objetivo crear un laboratorio subterráneo de neutrinos con la meta a largo plazo de llevar a cabo experimentos decisivos en física de neutrinos, así como otros experimentos que requieren una instalación subterránea tan singular. ^{[ 2 ]}

El 20 de noviembre de 2009, el Ministro de Medio Ambiente de la India, Jairam Ramesh, en una carta dirigida a Anil Kakodkar , Secretario del Departamento de Energía Atómica y Presidente de la Comisión de Energía Atómica de la India , denegó el permiso al Departamento de Energía Atómica para instalar el proyecto del Observatorio de Neutrinos (INO) en Singara, Nilgiris, ya que se encuentra en la zona de amortiguamiento de la Reserva de Tigres de Mudumalai (MTR). Jairam Ramesh afirmó que, según el informe de Rajesh Gopal, Conservador Jefe Principal Adjunto de Bosques (PCCF) y Secretario Miembro de la Autoridad Nacional de Conservación del Tigre (MS-NTCA), el Ministerio no podía aprobar el emplazamiento de Singara. El informe indica:

"El emplazamiento propuesto para el proyecto se encuentra en la zona de amortiguación de la Reserva de Tigres de Mudumalai y muy cerca de los hábitats centrales/críticos de los tigres de las reservas de Bandipur y Mudumalai. También es un corredor para elefantes , que facilita su desplazamiento desde los Ghats Occidentales a los Ghats Orientales y viceversa. La zona ya está alterada debido a la fuerte presión biótica derivada de los asentamientos humanos y los centros turísticos, y la fase de construcción del proyecto implicaría el transporte de materiales de construcción a través de las carreteras que atraviesan la zona central de las Reservas de Tigres de Bandipur y Mudumalai. ^{[ 14 ]}

En cambio, sugirió un sitio alternativo cerca de las cataratas de Suruli , en el distrito de Theni , en Tamil Nadu. El ministro afirmó que este sitio no presentaba los mismos problemas que Singara y que los permisos ambientales y forestales no deberían ser un problema grave. También aseguró al Departamento de Extensión Agrícola (DAE) que el Ministerio facilitaría las aprobaciones necesarias para la ubicación alternativa. El Dr. Naba K Mondal, del Instituto Tata de Investigación Fundamental , portavoz del proyecto INO, declaró:

«Pero Suruliyar también se encuentra en una zona forestal protegida, densa y que requeriría la tala de árboles, algo que no fue necesario en Singara. ¿Puede el gobierno asegurarnos que se otorgará la autorización forestal para este sitio?», pregunta. «Alternativamente, podemos trasladarnos a la cercana Thevaram , que está a unos 20-30 km de las cataratas de Suruliyar. Esta zona forestal solo tiene arbustos, pero no hay ninguna fuente de agua y habría que canalizarla a lo largo de 30 km», ^{[ 14 ] [ 15 ]}

El 18 de octubre de 2010, el Ministerio de Medio Ambiente y Bosques aprobó la autorización ambiental y forestal para la instalación del observatorio en el Bosque Reservado de Bodi West Hills, en el distrito de Theni, en Tamil Nadu.

En febrero de 2012, el gobierno de Tamil Nadu asignó el terreno a la colaboración INO y las excavaciones estaban a punto de comenzar. Naba K Mondal, portavoz principal del proyecto INO y científico sénior del Instituto Tata de Investigación Fundamental de Bombay, declaró a The Hindu que los trabajos preliminares comenzarían en abril de 2012 y que se habían asignado 66 crores de rupias para la obra. La primera tarea consistirá en construir una carretera que conecte Rasingapuram con la aldea de Pottipuram. Se prevé que el proyecto finalice en 2015 con un coste estimado de 1.500 crores de rupias . ^{[ 7 ] [ 8 ]}

El 18 de septiembre de 2012, V.S. Achuthanandan, líder de la oposición octogenaria de Kerala y miembro del comité central del CPI(M), expresó su preocupación por el establecimiento de un observatorio de neutrinos en la frontera de Theni-Idukki entre Tamil Nadu y Kerala, citando problemas ambientales y radiológicos. ^{[ 16 ]} Poco después, la colaboración INO aclaró todas las cuestiones planteadas por él y las respuestas están disponibles en el sitio web de INO.

El 5 de enero de 2015, el Gabinete de la Unión, encabezado por el Primer Ministro Narendra Modi, aprobó la creación del Observatorio de Neutrinos (INO) con sede en la India. ^{[ 17 ]}

El 20 de febrero de 2015, la sala sur del Tribunal Nacional Verde ordenó notificar a los gobiernos central y estatal sobre una petición que impugnaba la autorización ambiental otorgada al proyecto del Observatorio de Neutrinos (INO) con sede en la India. ^{[ 18 ]}

El 26 de marzo de 2015, la Sala de Madurai del Tribunal Superior de Madrás prohibió al gobierno central iniciar las obras del propuesto Observatorio de Neutrinos (INO) en la India. El tribunal ordenó al gobierno obtener el permiso de la Junta de Control de la Contaminación de Tamil Nadu (TNPCB) antes de comenzar las obras. ^{[ 19 ]} El 19 de marzo de 2018, el Ministerio de Medio Ambiente (India) revocó la decisión del Tribunal Nacional Verde ( NGT ). ^{[ 20 ]}

Durante todo este proceso, los aldeanos del Panchayat de Pottipuram han estado protestando contra el observatorio propuesto bajo el lema de Poovulagin Nanbargal (Amigos de la Tierra). Un portavoz de la organización expresó su preocupación por los cientos de miles de toneladas de roca que se volarían dentro de la montaña para construir el observatorio, lo que podría provocar terremotos. Además, manifestó su preocupación por la posible radiación del proyecto y el daño general al ecosistema. ^{[ 21 ]} En enero de 2020, los aldeanos de Pottipuram aprobaron una resolución en contra de la construcción del INO en su área, citando el potencial daño ecológico a los Ghats occidentales. ^{[ 22 ]}

A partir de julio de 2021La construcción del proyecto INO no ha comenzado y se describe como "estancada". Se han elaborado los planos para las instalaciones y los aparatos experimentales, se ha elegido un emplazamiento para su realización y se ha propuesto un presupuesto, pero no se ha conseguido el permiso para iniciar la construcción en el lugar elegido, en la aldea de Pottipuram, en el estado de Tamil Nadu, debido a la oposición de los aldeanos locales, funcionarios gubernamentales y, sobre todo, ecologistas y agencias ambientales gubernamentales; la aprobación de estas últimas es necesaria para que comience la construcción. De hecho, el 17 de junio de 2021, el ministro principal de Tamil Nadu, MK Stalin, se reunió con el primer ministro Narendra Modi y sugirió que el proyecto INO se archivara o se trasladara a otro lugar. La sugerencia de Stalin se basó en el asesoramiento del Departamento de Bosques y Medio Ambiente del Estado (de Tamil Nadu). Se desconoce cuándo podría comenzar la construcción, o si el proyecto se llevará a cabo. Sin embargo, la organización del proyecto, es decir, la colaboración INO, continúa impulsando el proyecto. Los científicos del INO, junto con otros científicos eminentes, escribieron una respuesta al Sr. Stalin, argumentando a favor de la construcción del INO lo antes posible. ^{[ 23 ] [ 24 ]}

En 2022, el gobierno del estado de Tamil Nadu presentó una declaración jurada ante la Corte Suprema de la India solicitando que el gobierno de la Unión (es decir, el gobierno nacional de la India) cancelara el INO. Además, algunos sugirieron que el INO comenzó a sufrir una falta de propósito a medida que otros experimentos de neutrinos (algunos que se habían realizado y otros que aún estaban en desarrollo o planificación) comenzaron a superarlo en términos de potencial de descubrimiento. ^{[ 25 ]} Los defensores del proyecto INO, incluido el gobierno de la Unión, presentaron sus propios argumentos en apoyo del INO ante la Corte Suprema de la India y, a partir de 2022, la disputa entre los partidarios y los opositores de INO continúa en la Corte Suprema, y ​​no se ha realizado ninguna construcción en el sitio. ^{[ 26 ]}

• Vaiko: proyecto de neutrinos Scrap Theni
• Página oficial del Observatorio de Neutrinos con sede en India
• Una cuestión de ciencia Rajya Sabha TV
• Galería de fotos en el sitio web de INO Singara
• Página INO en IMSc
• Página de la Alianza NBR sobre el Observatorio de Neutrinos con sede en India.
• Página oficial del Observatorio de Neutrinos de la India (actualizada en junio de 2021)

9°57′20″N 77°17′01″E / 9.95556°N 77.28361°E / 9.95556; 77.28361