Afines de mayo del 2007, hace unas cuantas semanas, las secciones de ciencia de los principales diarios del país anunciaron el envío al Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (o CERN, por sus siglas en francés) de un instrumento denominado V0A, construido por científicos mexicanos.
Esta nota está siendo escrita precisamente en la biblioteca principal del CERN, con el propósito de dar seguimiento a esa noticia. Para los que no hayan leído las notas periodísticas originales, haré una descripción muy breve de qué es el CERN, y para qué sirve el V0A, y dedicaré el resto de esta nota a describir el experimento que un grupo de 9 miembros del Instituto de Física de la UNAM y 2 del Cinvestav hemos realizado aquí, así como sobre los resultados obtenidos hasta el momento.
El CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) fue fundado en 1954 por 12 países y hoy participan en él otros 28, denominados no-miembros, entre los cuales se encuentra México. La UNAM y el Cinvestav forman parte de las 220 instituciones que tienen científicos involucrados en los diversos proyectos de este gran centro. En este lugar se han realizado numerosas investigaciones que han merecido algunos premios Nobel, sin embargo para la gente común el CERN es conocido últimamente por dos cosas: aquí se inventó la World-Wide-Web (la famosa WWW), plataforma cibernética que ha cambiado radicalmente la manera de comunicarnos, y también es el lugar en que Dan Brown ubica la trama principal de su novela Ángeles y Demonios. Este sitio es un conjunto enorme y caótico de edificios, ubicados en la frontera que forman la ciudad suiza de Ginebra y el pueblito francés de Saint Genis-Poully, con apenas 7,000 habitantes, muchos de los cuales trabajan en el CERN. Este gran laboratorio posee varios aceleradores de partículas, especie de poderosos microscopios para observar la materia en su escala más pequeña, y en unos meses se pondrá en operación el LHC (Large Hadron Collider), el acelerador más grande del mundo, unas 30 veces más poderoso que su antecesor (denominado RHIC y ubicado en Brookhaven, cerca de la ciudad de Nueva York). En este gran acelerador operarán inicialmente cuatro grandes experimentos, uno de los cuales se denomina ALICE (A Large Ion Collider Experiment), cuya estructura es un imán enorme que tendrá en su interior, entre otros, al detector mexicano V0A.
Si bien para algunos de nosotros ésta no es la primera visita al CERN, al llegar la mayoría tuvimos que actualizar nuestras credenciales de ingreso y solicitar dosímetros que sirven para cuantificar la cantidad de radiación que se recibe durante el experimento. El V0A fue enviado como equipaje, dividido en dos pedazos, cada uno en una maleta de las que se utilizan para transportar bicicletas. Curiosamente, ya armado, la parte interna de nuestro detector es circular, de casi un metro de diámetro y tiene unas fibras ópticas colocadas radialmente de tal manera que semejan a los rayos de una llanta de bici. Junto con otro instrumento similar, denominado V0C, nuestro detector constituye el sistema V0 que sirve para anunciar si hubo un fenómeno nuclear interesante. En la jerga de mis colegas, el V0 es un “gatillo” (o trigger), para seleccionar “eventos” válidos. El LHC produce dos haces de partículas de la más alta energía, que viajan en sentidos contrarios y al chocar se espera que reproduzcan condiciones que sólo ocurrieron al inicio del universo, en el famoso big-bang.
Como recordará usted, los átomos están constituidos por electrones y núcleos, estos últimos por protones y neutrones, que a su vez están hechos por unos objetos denominados cuarks. Este modelo, denominado “estándar”, explica muchas cosas, el único problema es que nadie ha visto un cuark libre. Sin embargo, se cree que estas partículas tímidas literalmente se liberan cuando la materia es comprimida al más alto nivel posible, como ocurrirá en algunos de los choques que se produzcan en el LHC. El secreto es saber en cuáles, y justamente para eso sirve el sistema V0.
El nombre de este detector proviene de “vértice”, por eso la “V” y de ser el gatillo más básico (“de orden cero”). El conjunto enorme de instrumentos que constituyen al ALICE sirven, entre otras cosas, para reconstruir las trayectorias de miles de partículas que se crean en el choque entre dos núcleos. Todas estas trayectorias nacen en el punto donde ocurre el choque, denominado por lo mismo el “vértice”. Una de las misiones de V0 es garantizar que la colisión (o vértice) ocurre en la región central del ALICE. La manera de hacer esto es fácil de entender. Imagine usted que en una de nuestras carreteras de México hay un túnel tan angosto que con frecuencia ahí ocurren choques en su interior. Si a usted le piden predecir si habrá un choque, una manera sería ponerse de acuerdo con un amigo para ubicarse en ambas entradas del túnel, celular en mano. Si en algún momento los dos gritan al mismo tiempo “ahí va uno”, lo más probable es que los vehículos choquen. A eso le denominamos una “coincidencia” (que, en este ejemplo, sería una “triste” coincidencia).
En el ALICE también pueden ocurrir choques entre una partícula de alguno de los dos haces y una del gas residual. Esto sería equivalente, en el caso del túnel, a alguien a quien se le descompone el coche adentro sin que usted o su amigo se den cuenta. Así, podrían ocurrir choques, aunque no haya “coincidencia”. El sistema V0 debe también poder identificar este tipo de “eventos”. Como usted tiene mentalidad de físico, lo primero que notará es que para hacer predicciones confiables se requiere que tanto usted como su amigo tengan buenos reflejos, es decir, que reaccionen rápido. En nuestra jerga a eso se le llama buena “resolución temporal”. En el ejemplo del túnel, como en el caso real, el “tamaño de la señal” (es decir, el volumen de su voz y de la de su amigo en el celular), también es un factor importante, pues si la “señal” es pequeña, podría ocurrir una colisión sin que nos demos cuenta. Así, la primera prueba que se le ha hecho al V0A ha sido medirle la resolución temporal y el tamaño de los pulsos que produce. Cabe aclarar que el V0A está hecho de un plástico “centellador”, es decir, que produce un pulso de luz cuando pasa por él una partícula con carga eléctrica.
Las pruebas del V0A, que han durado dos semanas, se realizaron utilizando una haz de ciertas partículas, denominadas “piones negativos”. Éstas, que se producen en uno de los aceleradores del CERN, han sido utilizadas para bombardear al V0A en diversos puntos, distribuidos uniformemente sobre su superficie. Así, hemos encontrado que el V0A tiene una resolución de 0.0000000005 segundos, que (modestia aparte) es 20% mejor que la de V0C, el otro instrumento similar que fue hecho en Lyon, Francia. En el ejemplo del túnel, el V0C equivale al amigo que está en la otra entrada. Otro aspecto en el que salimos mejor librados que nuestros socios franceses es el tamaño de las señales, ya que las nuestras tienen el doble de tamaño.
Si esto hubiera sido un partido de futbol, seguro que poder ganarles a los galos habría sido noticia de primera plana en los diarios mexicanos. De cualquier manera, usted que no se ha quedado dormido leyendo esta historia, sabrá que hay terrenos menos publicitados en que nuestros equipos (en este caso un “combinado” UNAM-Cinvestav) también ganan las partidas en el primer mundo. Por cierto, el desequilibrio en la calidad de las señales entre el lado A y el lado C del V0 representa ahora un nuevo reto. Los equipos de México y de Francia se han unido. Este equipo conjunto (México-Francia) tiene ahora el compromiso de generar los mejores gatillos posibles. Esta historia aún no termina. Saludos desde el CERN.
*Investigador del Instituto de Física de la UNAM.
*Miembro del Consejo Consultivo de Ciencias de la Presidencia de la República (CCC)
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