Investigadores de la BUAP generarán resultados sobre rayos cósmicos de muy alta energía, antes de que el LHC reinicie operaciones

MAS/BUAP/DICYT. Con el reinicio de operaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), programado para septiembre, un nuevo reto científico se levanta para los investigadores de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) participantes en este megaproyecto que ha conjuntado el esfuerzo intelectual de miles de científicos convocados por el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN).

Será en ese momento cuando, el subsistema ACORDE, diseñado por los científicos de esta institución - el cual forma parte del detector ALICE, uno de los seis experimentos que conforman el LHC- pruebe su eficacia en el estudio del plasma de quarks y gluones, estado especial de la materia que apareció unos microsegundos después de haber sido creado el universo.

Si bien el reto de ACORDE será operar con la mayor eficacia posible cuando por el túnel del LHC (Large Hadron Collider) circule nuevamente el haz de protones, en estos días los científicos de las facultades de Ciencias Físico Matemáticas y de la Electrónica de la BUAP, ya trabajan en otra de las tareas que pretenden: la detección y el análisis de rayos cósmicos, partículas subatómicas que proceden del espacio exterior y que tienen una energía elevada debido a su gran velocidad, cercana a la velocidad de la luz.

Arturo Fernández Téllez, investigador de la institución académica, quien actúa como coordinador del equipo de científicos mexicanos que colabora en el proyecto y quien desde hace un mes ya se encuentra en las instalaciones del CERN explica: “Nuestra obligación será mantener estable la operación de ACORDE, establecer un sistema de análisis de datos óptimo para analizar la información de forma rápida y eficiente. Pero, además, debemos ser capaces de producir información sobre los rayos cósmicos. Se trata de una tarea separada del objetivo principal de ALICE, porque con o sin haz de protones circulando en el LHC, los rayos cósmicos están llegando y nosotros tenemos el interés científico de analizar ese fenómeno”.

Con los resultados obtenidos, los investigadores de la BUAP y el resto de científicos mexicanos participantes, pretenden publicar el primer artículo sobre el trabajo y desempeño de ALICE, pues mientras se prepara la calibración de toda la maquinaria del acelerador, así como de los detectores – para reiniciar operaciones formales en septiembre- el objetivo es contar antes con datos suficientes para generar un primer resultado científico en torno al estudio de los rayos cósmicos.

Conviene recordar que el equipo de investigadores mexicanos que intervienen en este proyecto internacional proviene de las siguientes instituciones: BUAP, UNAM, Cinvestav, la Universidad Michoacana de San Nicolás Hidalgo, y la Universidad Autónoma de Sinaloa.

Energías nunca antes vistas

Una vez que el LHC reanude operaciones un año después de que se detuviera -a causa de una falla en la soldadura del sector 3-4 en una unión entre magnetos, el 19 de septiembre pasado- se pretende que un haz de protones circule por el acelerador a energías “nunca antes vistas en el planeta”.

Previo a septiembre, se realizará una etapa de pruebas para empezar a transitar protones a baja energía e incrementarla paulatinamente hasta alcanzar los 900 giga-electronvoltios (GeV). El objetivo será alcanzar 950 GeV para, posteriormente, emprender las colisiones.

“El sólo hecho de hacer circular protones ya es una proeza, porque lograr que las partículas den una vuelta completa sin desviarse y salirse del túnel no será fácil; hacerlo una vez y mantenerlo por horas no será trivial. Lograrlo a una energía de 950 giga-electronvoltios tampoco se ha hecho. Por ejemplo, en el Tevatrón, acelerador del Fermilab, ubicado en Batavia, Illinois, la energía que se ha alcanzado es de 900 giga-electronvoltios”, precisa el investigador.

Si todo funciona de acuerdo con lo previsto, al terminar 2009 el LHC trabajará con 7 mil GeV, hecho que en sí mismo, representa uno de los objetivos del acelerador. La necesidad de operar con altas energías reside en que los cálculos teóricos predicen que la aparición de los fenómenos físicos pronosticados sólo ocurrirá a esa potencia. Fernández abunda:

“La aparición de partículas supersimétricas o el bosón de Higgs, sólo se logrará con colisiones generadas a esa energía. Es imprescindible alcanzar dicha meta para que se produzcan los procesos físicos que provocan la aparición de este tipo de partículas. Sólo de esa forma, se podrán comparar las predicciones teóricas con los resultados experimentales”.

La excitante incertidumbre científica

En opinión del investigador de la BUAP, especialista en física de partículas, confirmar la existencia del bosón de Higgs, uno de los tantos objetivos del Gran Colisionador de Hadrones, es un hecho pleno de incertidumbre. Si bien, los científicos optimistas sostienen que el LHC sí lo logrará, los escépticos predicen que el acelerador deberá trabajar a mayores energías de las previstas para corroborar la existencia del Higgs.

“Será difícil confirmarlo: necesitamos producir varios millones de colisiones en el LHC para lograr observar una partícula de Higgs. En lenguaje coloquial, será más difícil hallar el bosón de Higgs que una aguja en un pajar”, bromea.

En este sentido, Fernández Téllez estima que aún si el funcionamiento del acelerador de partículas resulta óptimo y los experimentos se desarrollan como se espera, deberán transcurrir un par de años de análisis de datos y confirmación estadística para que el CERN anuncie oficialmente el descubrimiento del Higgs.

Por lo tanto, considera que será a mediados de 2011 cuando pueda conocerse “algo” en torno al bosón de Higgs, partícula predicha hace 30 años por el físico escosés Peter Higgs en su modelo estándar de interacciones electrodébiles.

No obstante lo anterior, sostiene, fenómenos físicos como las partículas de supersimetría, el estado de la materia denominado plasma de quarks y gluones, y la antimateria, podrían presentarse antes de la aparición del Higgs, “debido a que sus señales son sumamente específicas y espectaculares, por lo que no habrá duda de su existencia, en cuanto se detecten”.

Un hecho el que insiste el físico de partículas de la BUAP es que las condiciones bajo las que se realizarán los experimentos en el LHC no han ocurrido en ningún momento de la historia de la ciencia, situación “extraordinaria y fascinante para el mundo”, concluye.