Como una continuación del proyecto iniciado en 2008, investigadores de la BUAP y de otras instituciones del país desarrollarán el proyecto “Estudios sobre colisiones hadrones-iones pesados y detección de astro-partículas en el experimento ALICE del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN, por sus siglas en francés)”. Se trata de abrir brechas en la astrofísica de partículas y otros tópicos especializados del área que ayuden a determinar el origen del Universo.

En esta nueva etapa se dará mantenimiento al detector ACORDE, así como a un nuevo subsistema a cargo del grupo mexicano: el ADD (ALICE Diffractive Detector), el cual proveerá señales de disparo que permitan estudiar fenómenos difractivos en este experimento. Este nuevo detector, que funcionará a mediados de 2015, formará parte de la etapa RUN 2 del LHC, donde la máquina correrá al doble de la energía que en la primera etapa.

Por su relevancia científica, en fechas recientes el proyecto “Estudios sobre colisiones hadrones-iones pesados y detección de astro-partículas en el experimento ALICE-LHC del CERN” obtuvo 2 millones 968 mil 869 pesos, por medio de la convocatoria de Investigación Científica Básica, del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).

Además de investigadores de la BUAP, participan de la UNAM, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav) del IPN y la Universidad Autónoma de Sinaloa. Arturo Fernández Téllez, de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas (FCFM) de la BUAP y responsable científico del grupo, subrayó que se trata de indagar y contribuir en el fortalecimiento de la ciencia básica, en especial del área de física de colisiones de iones pesados.

Del Big Bang al desarrollo de astro-partículas

Conocer el origen del Universo después del Big Bang es un estudio de importancia para la ciencia y la vida misma, mismo que conlleva al desarrollo de nuevas tecnologías. Un claro ejemplo está en saber la composición de la materia, para producir partículas con determinadas características.

“El objetivo físico general del experimento ALICE es conocer las propiedades de un estado de la materia llamado plasma de quarks y gluones, partículas elementales que forman el núcleo del átomo. Este estado se produce en el CERN artificialmente con colisiones en el LHC, las cuales se analizan”, explicó.

Fernández Téllez, nivel III del Sistema Nacional de Investigadores, informó que el proyecto es la continuación del trabajo desarrollado en 2008, el cual se centró en la construcción e instalación del detector ACORDE, uno de los 18 subsistemas del experimento ALICE del LHC.

Durante 48 meses “se contribuirá a la física del experimento ALICE, al desarrollo de la producción científica en las áreas de astro-partículas, física difractiva y de colisiones periféricas en el experimento ALICE; a la par de producir nuevos instrumentos tecnológicos”, indicó.

Además del mantenimiento de los detectores mencionados, los fondos también se ocuparán en la actualización y desarrollo de prototipos sobre sistemas electrónicos, adquisición de datos y sistemas de monitoreo, realización de estancias de investigación en el CERN, participación en conferencias nacionales e internacionales, y la incorporación de jóvenes investigadores para estancias posdoctorales con este grupo de trabajo.

Aportaciones originales

En la primera etapa del proyecto, iniciado en 2008 con la construcción e instalación de uno de los 18 subsistemas del experimento ALICE, el detector ACORDE, se obtuvieron resultados satisfactorios.

Por parte de la BUAP se lograron dos patentes: el “Piano Cósmico (Patente BUAP, registro MX/a/2010/008735)”, un aparato para mostrar al público en general, sin importar edades o niveles educativos, cómo el físico de partículas identifica los entes llamados partículas elementales; así como una “Contadora Lógica de Partículas” (Patente BUAP, registro MX/e/2012/010292), un instrumento que registra el paso de partículas con carga eléctrica y digitaliza sus características cinemáticas.

En la parte de análisis de datos, el grupo mexicano profundizó en el estudio de la naturaleza del plasma de quarks y gluones; así como en la detección de eventos de alta multiplicidad de muones atmosféricos y en la foto producción de mesones en colisiones ultra-periféricas a las energías del LHC.

Así también, la producción científica de 112 artículos publicados a partir de 2010; en la titulación de alumnos de licenciatura y posgrado, formando así recursos humanos de alta calidad, y en el fortalecimiento de los diferentes grupos de trabajo.

Innovación mexicana en el LHC

De los dieciocho subsistemas de detección del experimento ALICE, México ha participado visiblemente en la construcción y puesta en marcha de tres detectores: V0 (Vertex Zero Detector) 1, ACORDE2 (ALICE CosmicRay Detector) y ADD3 (ALICE Diffractive Detector).

El detector V0 tiene como finalidad conocer la calidad del haz de partículas circulando en el LHC y medir la multiplicidad de partículas secundarias.

La función del detector ACORDE consiste en registrar el paso de rayos cósmicos que llegan al experimento ALICE y generar una señal de disparo cuando las partículas cósmicas impactan al menos uno de los 60 contadores de centelleo de ACORDE. V0 y ACORDE han participado en la toma de datos desde el 2009, año en que se inició la circulación de haces de partículas en el LHC.

El detector ADD, actualmente en etapa de construcción e instalación en la caverna de ALICE, proveerá señales de disparo que permitan estudiar fenómenos difractivos en este experimento.

Por parte de la BUAP, además del doctor Arturo Fernández Téllez, participan los doctores Iraís Bautista Guzmán, Guillermo Tejeda Muñoz, Mario Iván Martínez Hernández y Mario Rodríguez Cahuantzi; los estudiantes de doctorado en Física Aplicada de la FCFM Luis A. Pérez Moreno, Abraham Villatoro Tello, Héctor Bello Martínez y Sebastián Rosado Navarro, así como varios estudiantes de las licenciaturas y maestrías de esta facultad.

Por parte de la UNAM, el Departamento de Física del Cinvestav y la Universidad Autónoma de Sinaloa los responsables en dichas instituciones son los doctores Guy Paic, Gerardo Herrera Corral e Idelfonso León, respectivamente, con sus grupos de trabajo.