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Del IFUNAM al CERN: Desarrollan detector de partículas para ser instalado en el LHC

Aleida Rueda y Yanine Quiroz
17/oct/2019

Un grupo de investigadores y estudiantes del Instituto de Física (IF) de la UNAM construyeron un importante instrumento que se enviará en los próximos días al Gran Colisionador de Hadrones, ubicado en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), en Suiza.

Bajo el liderazgo del investigador del IF, Varlen Grabski, el grupo también integrado por Rubén Alfaro Molina y Arturo Menchaca, todos ellos investigadores del IF, así como varios de sus estudiantes, desarrollaron totalmente en México el denominado V0+, un detector de partículas que será instalado en el Experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) es un sistema de detección de iones pesados que opera en el anillo de 27 kilómetros del LHC. “Su principal propósito es investigar un estado de la materia llamado plasma de quarks-gluones, que es muy importante para el modelo del Big Bang, pues se piensa que antes de la creación de la materia ordinaria el Universo estaba lleno de este plasma”, mencionó el investigador Varlen Grabski, experto en física nuclear de altas energías.

En el LHC producen plasma de quarks-gluones al acelerar y colisionar iones -desde hidrógeno hasta plomo-, con el fin de simular fenómenos similares a los que se produjeron justo después del Big Bang. En estas condiciones extremas, los protones y los neutrones se desintegran, liberando a sus quarks de sus enlaces mediados por gluones y generando, justamente, el plasma de quarks-gluones.

Así que los investigadores de ALICE analizan este estado para entender, entre otras cosas, cómo fue que a partir de este plasma se generaron las partículas que constituyen la materia de nuestro Universo actual.

El nuevo detector del IFUNAM es uno de los 18 detectores que integran a ALICE y consiste en un disco plástico centellado de 1.5 metros de diámetro que emplea 50 mil fibras ópticas, con las cuales permitirá determinar con altísima precisión temporal (en 0.0000000002 segundos, o sea 200 picosegundos) el número y la distribución espacial de las partículas resultantes de las colisiones que ocurran en el centro de ALICE.

Con esta información, será posible identificar, en tiempo real, si se trató de una colisión central o periférica, permitiendo así a los investigadores de ALICE seleccionar entre estos tipos de interacciones.

“Si uno deja correr un haz y toma todos los datos resulta que los datos sobre las colisiones centrales son menos que los de choques periféricos. Los físicos buscamos acumular más información sobre los choques centrales porque el principal objetivo en ALICE es estudiar el estado de la materia en condiciones centrales, es decir, cuando las partículas se encuentran muy juntas. Nuestro aparato es como un gatillo que permite, en tiempo real, disparar la toma de datos centrales”, explicó Menchaca.

El V0+ está por embarcarse rumbo al CERN en los próximos días, y una vez ahí, pasará un año antes de que quede totalmente integrado y listo para tomar datos.

“El detector casi está listo, tenemos que enviar las partes de aquí al CERN, y vamos a empezar el ensamble y las pruebas allá a principios de noviembre”, dijo Grabski.

El grupo de investigadores del IFUNAM ya ha contribuido con ALICE previamente, cuando construyeron el detector V0, que es el más mencionado hasta ahora en las 164 publicaciones de ALICE, a la fecha.

“Nosotros ya éramos un grupo importante de física nuclear que trabajamos con nuestros detectores hechos aquí en México. El trabajar en la frontera de la ciencia le da acceso a México a tener nivel más alto de tecnología. Esta frontera lidera el desarrollo de instrumentos y nosotros estamos en la condición de desarrollar este tipo de dispositivos y formar recursos humanos que continúen esta labor. Se trata de una investigación de la más alta calidad”, aseguró Arturo Menchaca.

Para el desarrollo del nuevo instrumento, se contó con el apoyo económico de la UNAM así como del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología, y es una muestra de la capacidad y el talento de la comunidad científica mexicana para contribuir en proyectos globales de física de partículas.