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TwinSol, una herramienta para el estudio del modelo estándar

Sofía Flores Fuentes
18/05/2021

El Instituto de Física recibió al doctor Patrick O’Malley, profesor de la Universidad de Notre Dame, en Indiana, Estados Unidos, quien presentó durante el Coloquio mensual del IFUNAM a TwinSol y su uso en el estudio de las ciencias nucleares.

TwinSol es un sistema compuesto por 2 solenoides superconductores, utilizado para la producción de haces de iones radiactivos de baja energía. TwinSol forma parte de un proyecto conjunto entre la Universidad de Michigan y la Universidad de Notre Dame, instalado en ésta última, en el Laboratorio de Ciencia Nuclear. TwinSol fue el primer dispositivo en producir haces exóticos en los Estados Unidos.

El pasado 6 de mayo, el investigador del Nuclear Science Laboratory presentó su charla “Nuclear science with TwinSol”, específicamente enfocada al estudio del modelo estándar, entendiendo a ese concepto como “una teoría que explica las partículas elementales y las fuerzas que gobiernan las interacciones entre éstas”, como estableció el doctor O’Malley. Esta teoría, entre varios de sus componentes explicativos, predijo de manera exitosa la existencia del bosón de Higgs, por ejemplo.

Sin embargo, apuntó el investigador, existen peculiaridades epistémicas, como que se desconocen los componentes de la gravedad y su origen. Además, existen otros problemas con el modelo estándar, como el desconocer lo que es la materia oscura o lo que sucedió con la antimateria después del Big Bang.

Según lo expresado por el investigador, existen distintas estrategias para poner a escrutinio el modelo estándar, tales como utilizar el momento dipolar eléctrico, el estudio de la doble desintegración beta y la búsqueda de la materia oscura en la desintegración nuclear. Por su parte, el equipo del doctor O’Malley ha trabajado en una aproximación de medición precisa de la desintegración beta, que consiste en una búsqueda más allá de los componentes del modelo estándar, en relación con las interacciones débiles y el examen de la matriz unitaria Caribbo-Kobayashi-Maskawa (matriz CKM).

El doctor explicó algunos detalles de la matriz CKM, cuyas características podrían implicar la generación de quarks extras, una física distinta a la hasta ahora conocida. Es así que en los 10 o 20 años recientes, ha existido un impulso por restringir los elementos que le dan unidad a la matriz CKM.

A lo largo de la charla, el doctor O’Malley habló de diversas medidas experimentales de interés para la física nuclear, como aquellas existentes para las semi-vidas de distintos elementos involucrados en la nucleosíntesis, tanto primordial como estelar. El grupo del Dr. O'Malley ha realizado avances importantes en medidas de precisión de diferentes semi-vidas de núcleos exóticos durante las últimas tres décadas. La investigación en esta línea por parte del Grupo de nucleares de Notre Dame ha contribuido enormemente al estudio de la estructura nuclear, particularmente en núcleos de muy corta duración.

Asimismo, el doctor describió las instalaciones del Laboratorio de Ciencia Nuclear en la Universidad de Notre Dame, así como los equipos con los que cuentan para el desarrollo de su investigación. Finalmente, habló de algunos de los experimentos que se han realizado, los haces de iones radiactivos utilizados y aquellos en desarrollo, las técnicas de identificación de partículas o los dispositivos que se han ido agregado a sus equipos, como un tercer Solenoide al sistema TwinSol (que rebautizará al sistema como TriSol) y la construcción de una trampa de iones, para la realización de medidas más precisas de las características de distintos núcleos de difícil creación.

El doctor Javier Miranda Martín del Campo, jefe del departamento de Física Nuclear y Aplicaciones de la Radiación, a nombre de la directora, la Dra. Cecilia Noguez, dio la bienvenida y presentó el coloquio. Asimismo, el doctor Luis Armando Acosta Sánchez, del mismo departamento, estuvo a cargo de la moderación del mismo.