{"id":9369,"date":"2018-03-23T09:16:55","date_gmt":"2018-03-23T15:16:55","guid":{"rendered":"http:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/?p=9369"},"modified":"2018-03-23T09:16:55","modified_gmt":"2018-03-23T15:16:55","slug":"cientificos-mexicanos-estudiaran-la-particula-de-dios","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/otech.uaeh.edu.mx\/noti\/ciencia\/cientificos-mexicanos-estudiaran-la-particula-de-dios\/","title":{"rendered":"Cient\u00edficos mexicanos estudiar\u00e1n la part\u00edcula de Dios"},"content":{"rendered":"

Un grupo de j\u00f3venes investigadores de la Universidad de Sonora (Unison) participar\u00e1 en el experimento Solenoide Compacto de Muones (CMS, por sus siglas en ingl\u00e9s), del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en ingl\u00e9s), para estudiar el bos\u00f3n de Higgs popularmente conocido como la “part\u00edcula de Dios” que, a seis a\u00f1os de que se descubri\u00f3 \u2014responsable de dar masa a la materia que conforma todo lo que nos rodea\u2014, a\u00fan guarda varios enigmas.<\/p>\n

\"1-HEAD_dios2018.jpg\"
Imagen de CMS, tomada del sitio web del CERN.<\/figcaption><\/figure>\n

Se trata de los doctores Jos\u00e9 Ben\u00edtez Rubio, Alfredo Casta\u00f1eda Hern\u00e1ndez, Javier Alberto Murillo Quijada, Daniel Tapia Takaki y Lizardo Valencia Palomo, quienes hasta hace un par de a\u00f1os eran becarios del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnolog\u00eda (Conacyt<\/a>) y ahora son los titulares de la colaboraci\u00f3n entre la Unison y el LHC.<\/p>\n

Pese a que la Unison desde hace algunos a\u00f1os ten\u00eda a destacados cient\u00edficos involucrados en la f\u00edsica de altas energ\u00edas, no contaba con un grupo dedicado a la f\u00edsica experimental de esta disciplina. Fue hasta el verano de 2017 que este grupo de j\u00f3venes cient\u00edficos impuls\u00f3 la creaci\u00f3n de la Academia de Altas Energ\u00edas en el Departamento de Investigaci\u00f3n en F\u00edsica (Difus).<\/p>\n

La creaci\u00f3n de esta academia fue bien acogida por el doctor Enrique Vel\u00e1zquez Contreras, nuevo rector de dicha universidad y quien tiene la firme convicci\u00f3n de internacionalizar tanto los programas acad\u00e9micos como los de investigaci\u00f3n de esta casa de estudios.<\/p>\n

As\u00ed que al tener el respaldo de su instituci\u00f3n, de sus colegas y de Conacyt, los j\u00f3venes cient\u00edficos buscaron todos los mecanismos para establecer una colaboraci\u00f3n formal con la Organizaci\u00f3n Europea para la Investigaci\u00f3n Nuclear (CERN).<\/p>\n

\"1-energias2018.jpg\"Los doctores ya conoc\u00edan los mecanismos dado que realizaron algunas estancias en el CERN durante sus posgrados; adem\u00e1s, el trabajo del grupo mexicano que los antecede ha sido destacado y reconocido por sus colegas de otros pa\u00edses.La Unison en el CERN<\/p>\n

El pasado 9 de febrero, la Unison fue aprobada como miembro completo de la colaboraci\u00f3n CMS, as\u00ed dicha instituci\u00f3n se une a un grupo selecto de cuatro universidades en el pa\u00eds que participan en este experimento de alto impacto \u2014el cual contribuy\u00f3 al descubrimiento del bos\u00f3n de Higgs.<\/p>\n

Daniel Tapia Takaki, l\u00edder del grupo, explic\u00f3 que esta membres\u00eda permite la participaci\u00f3n de estudiantes de nivel licenciatura y posgrado de la Unison en investigaciones que se hacen en este experimento; asimismo, establece responsabilidades de la instituci\u00f3n y de sus integrantes a este proyecto.<\/p>\n

Esta colaboraci\u00f3n \u2014que se formaliz\u00f3 el 19 y 20 de febrero durante la visita de una delegaci\u00f3n de la Unison y del rector Enrique Vel\u00e1zquez Contreras\u2014 permite el desarrollo de proyectos de alto impacto no solo en el \u00e1rea de altas energ\u00edas, tambi\u00e9n en f\u00edsica m\u00e9dica, electr\u00f3nica, c\u00f3mputo y muchas otras, en las que la Unison tiene planes de participar con estudiantes e investigadores.<\/p>\n

CMS y el Higgs<\/h4>\n

Solenoide Compacto de Muones es uno de los cuatro experimentos principales del LHC: A Large Ion Collider Experiment (ALICE), A Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS) y Large Hadron Collider Beauty Experiment (LHCb).<\/p>\n

Jos\u00e9 Ben\u00edtez Rubio, investigador de la Unison, explic\u00f3 que CMS es un experimento multiprop\u00f3sito, es decir, tiene un programa de investigaci\u00f3n en f\u00edsica de part\u00edculas que es bastante amplio, ya que abarca desde el estudio de los bloques fundamentales del universo (como son los quarks y el bos\u00f3n de Higgs), hasta la caracterizaci\u00f3n del plasma de quarks y gluones (QGP, por sus siglas en ingl\u00e9s).<\/p>\n

Asimismo, en CMS se realiza la b\u00fasqueda de part\u00edculas supersim\u00e9tricas y ex\u00f3ticas, esto es, que no se encuentran dentro del modelo est\u00e1ndar, el cual hasta ahora es la mejor teor\u00eda que hay para describir las part\u00edculas o \u201cladrillos\u201d fundamentales del universo.<\/p>\n

En este sentido, el grupo de la Universidad de Sonora realizar\u00e1 investigaciones en f\u00edsica de Higgs, las cuales consistir\u00e1n en estudiar las diferentes maneras en que el bos\u00f3n de Higgs puede decaer o desintegrarse en otras part\u00edculas.<\/p>\n

\"1-modelo2018.jpg\"
Modelo est\u00e1ndar, imagen tomada del sitio web de symmetrymagazine.<\/figcaption><\/figure>\n

Hasta el a\u00f1o pasado, el proyecto CMS ha podido estudiar, por primera vez, el decaimiento favorito del bos\u00f3n de Higgs, que es en una pareja de quarks b. A pesar de que este decaimiento ocurre en 60 por ciento de los casos, hab\u00eda sido muy dif\u00edcil observarlo.<\/p>\n

\u201cAhora el siguiente paso es utilizar la t\u00e9cnica experimental usada en dicho estudio para buscar posibles desviaciones del modelo est\u00e1ndar. Existe mucha expectativa por la nueva ventana de oportunidades que esto representa para buscar part\u00edculas ex\u00f3ticas\u201d, expres\u00f3 emocionado Ben\u00edtez Rubio.<\/p>\n

En b\u00fasqueda de part\u00edculas ex\u00f3ticas<\/p>\n

Alfredo Casta\u00f1eda Hern\u00e1ndez, investigador de la Universidad de Sonora, explic\u00f3 que tambi\u00e9n se trabajar\u00e1 en la b\u00fasqueda de part\u00edculas ex\u00f3ticas como los bosones \u201ca\u201d, los cuales tienen la propiedad de estar relacionados con la materia oscura.<\/p>\n

\u201cLa materia oscura es un tipo de part\u00edculas invisibles a la luz y a la radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica, es algo misterioso, se conoce muy poco de ella, y cient\u00edficos tienen evidencia que la materia oscura representa 20 por ciento del total de materia en el universo\u201d.<\/p>\n

Para realizar dichos estudios tambi\u00e9n se necesita estudiar el bos\u00f3n de Higgs, en esta ocasi\u00f3n, en su decaimiento a cuatro leptones (por ejemplo, a cuatro muones) porque aqu\u00ed es donde se espera que podr\u00eda verse por primera vez el bos\u00f3n \u201ca\u201d, que es b\u00e1sicamente otra part\u00edcula predicha por la teor\u00eda, la cual resulta muy interesante porque es probable que tenga su origen en la materia oscura.<\/p>\n

La sopa primitiva<\/h4>\n

El grupo de cient\u00edficos mexicanos tambi\u00e9n estudiar\u00e1 las propiedades del plasma de quarks y gluones que es una mezcla muy densa y caliente que se form\u00f3 en los primeros instantes luego de la gran explosi\u00f3n que dio origen al universo.<\/p>\n

La densidad del QGP es tan elevada que una pieza del tama\u00f1o de la cabeza de un alfiler contiene tanta materia como la Gran Pir\u00e1mide de Egipto; y su temperatura es mil veces mayor que la temperatura interna del sol, de acuerdo con el libro\u00a0El gran colisionador de hadrones y el proyecto ALICE, del f\u00edsico mexicano Gerardo Herrera Corral.<\/p>\n

Este plasma solo existi\u00f3 unos microsegundos, ya que despu\u00e9s se enfri\u00f3 lo suficiente como para formar los protones y neutrones que conforman los \u00e1tomos, los cuales a su vez forman todo lo que nos rodea.<\/p>\n

Actualmente esa \u201csopa primitiva\u201d a\u00fan es un misterio para los cient\u00edficos, ya que esta etapa del universo solo puede ser estudiada llevando la materia a condiciones de alta densidad de energ\u00eda, explic\u00f3 Lizardo Valencia Palomo, investigador de la Unison.<\/p>\n

\"1-cms2018.jpg\"A Valencia Palomo le interesa estudiar si es posible crear en el laboratorio el QGP en colisiones de protones, en lugar de colisiones con iones pesados. De lograrse esto, significar\u00eda que esta sopa primordial puede encontrarse tambi\u00e9n en otros lugares y condiciones en el universo, que no se hab\u00edan contemplado hasta ahora. Ir hacia la luz<\/p>\n

Javier Murillo Quijada, investigador de la Unison, tambi\u00e9n trabajar\u00e1 en el estudio de colisiones de iones pesados, en particular con n\u00facleos de plomo acelerados a muy altas energ\u00edas, pero \u00e9l lo har\u00e1 con la finalidad de utilizar los intensos campos el\u00e9ctricos y magn\u00e9ticos que se producen en el LHC cuando circulan los iones antes de que estos choquen.<\/p>\n

Una gran variedad de procesos f\u00edsicos resulta como consecuencia de la luz inducida por dichos campos. El grupo de la Unison desea estudiar en CMS, entre otras cosas, decaimientos que involucren el quark top.<\/p>\n

\u201cEstudiar el quark top en colisiones inducidas por la luz permitir\u00e1 buscar posibles desviaciones con respecto al modelo est\u00e1ndar, lo cual es una alternativa que solo podr\u00e1 ser explorada con las nuevas mediciones que se realizar\u00e1n en los pr\u00f3ximos a\u00f1os\u201d.<\/p>\n

Al mismo tiempo, el grupo desea utilizar este tipo de procesos electromagn\u00e9ticos para investigar la estructura interna de los n\u00facleos y protones antes de colisionar. Conocer la estructura interna de estas part\u00edculas es esencial para poder entender los mecanismos que llevan a formar el plasma de quarks y gluones.<\/p>\n

Mexicanos brillar\u00e1n en CMS<\/h4>\n

El grupo de investigadores de Sonora tambi\u00e9n formaliz\u00f3 su participaci\u00f3n en el detector Beam Radiation Instrumentation and Luminosity (BRIL) de CMS, que realiza el monitoreo de la luminosidad y niveles de radiaci\u00f3n que se presentan en las colisiones del LHC.<\/p>\n

\"1-sabercms2018.jpg\"\u201cEl proyecto BRIL se encarga b\u00e1sicamente de dos cosas: la medici\u00f3n de la luminosidad (n\u00famero de colisiones por unidad de tiempo) y niveles de radiaci\u00f3n en el experimento. La primera medici\u00f3n es fundamental ya que todos los an\u00e1lisis de f\u00edsica la usan para llevar a cabo los an\u00e1lisis de datos que resultan en las publicaciones y se necesita que la luminosidad sea lo m\u00e1s precisa posible, mientras que la segunda permite estimar la dosis de radiaci\u00f3n a la cual los detectores son expuestos y, de esta manera, evitar posibles da\u00f1os a su estructura y dispositivos electr\u00f3nicos\u201d, explic\u00f3 Daniel Tapia Takaki<\/p>\n

En BRIL, los cient\u00edficos de la Universidad de Sonora trabajar\u00e1n no solo en la simulaci\u00f3n de los niveles de radiaci\u00f3n en el experimento y el posible impacto en los diferentes subdetectores, adem\u00e1s en el desarrollo de nuevos prototipos de detectores basados en diamantes, y se unir\u00e1n al desarrollo de la nueva fase de los detectores Pixel Luminosity Telescope (PLT) y del Beam Condition Monitor (BCM), en el que actualmente colaboran solo instituciones de Estados Unidos y de Europa.<\/p>\n

Aplicaciones de la f\u00edsica de altas energ\u00edas<\/p>\n

Alfredo Casta\u00f1eda Hern\u00e1ndez explic\u00f3 que trabajar\u00e1n en conjunto con el grupo de f\u00edsica de radiaciones, el cual cuenta con una amplia experiencia en el estudio del diamante, toda vez que el diamante es ideal para utilizarse como detector de part\u00edculas debido a su alta resistencia a la radiaci\u00f3n; el detector BCM est\u00e1 basado en diamante, y es un material que se utiliza en CMS y en otros experimentos de altas energ\u00edas.<\/p>\n

Tambi\u00e9n existen varios planes de colaboraci\u00f3n con grupos internos de la universidad con experiencia en f\u00edsica m\u00e9dica, particularmente en detecci\u00f3n de c\u00e1ncer de mama, sobre todo en el uso de t\u00e9cnicas de an\u00e1lisis de f\u00edsica de part\u00edculas que puedan aplicarse en el estudio de im\u00e1genes m\u00e9dicas.<\/p>\n

Para estos proyectos, varios departamentos de ingenier\u00edas de la Unison han sido considerados para participar en esta nueva colaboraci\u00f3n con el CERN, a trav\u00e9s de proyectos que involucran las \u00e1reas de c\u00f3mputo, electr\u00f3nica y mecatr\u00f3nica.<\/p>\n

Una mirada al futuro<\/h4>\n

La colaboraci\u00f3n tanto del grupo de la Unison como de las otras cuatro instituciones mexicanas se est\u00e1 preparando para la fase 2 del experimento, la cual se espera que empiece en 2025.<\/p>\n

\"1-trabajando2018.jpg\"Esta segunda fase se ha denominado High Luminosity LHC, debido a que se incrementar\u00e1 la intensidad de las colisiones, esto generar\u00e1 m\u00e1s luminosidad y m\u00e1s part\u00edculas, por lo tanto es m\u00e1s probable encontrar eventos raros o part\u00edculas ex\u00f3ticas.<\/p>\n

En esta etapa se esperan producir alrededor de 15 millones de bosones de Higgs por a\u00f1o, mientras que entre 2011 y 2012 se produjeron 1.2 millones, de acuerdo con estimaciones del CERN.<\/p>\n

\u201cEn la etapa 2 se espera recabar 10 veces m\u00e1s informaci\u00f3n en t\u00e9rminos del n\u00famero de eventos, lo cual constituye un gran desaf\u00edo tanto en el sistema de c\u00f3mputo como en los equipos y detectores que se utilizan para realizar las mediciones que resultan en an\u00e1lisis de f\u00edsica\u201d, indic\u00f3 el investigador Daniel Tapia Takaki.<\/p>\n

Para 2025, todos los detectores actuales tendr\u00e1n que ser cambiados por nuevos, utilizando una tecnolog\u00eda mucho m\u00e1s avanzada, y el grupo de la Unison desea contribuir en dise\u00f1o y construcci\u00f3n de la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de detectores para medir luminosidad y radiaci\u00f3n, dentro del proyecto BRIL.<\/p>\n

\u201cCon la fase 2 del experimento vendr\u00e1n nuevos retos tanto en an\u00e1lisis de f\u00edsica como en el desarrollo de detectores, y representa una excelente oportunidad para que la actual y una nueva generaci\u00f3n de investigadores y estudiantes mexicanos se unan a dichos proyectos cient\u00edficos\u201d.<\/p>\n

Con este trabajo que se tiene proyectado \u2014aunado al arduo trabajo de cient\u00edficos mexicanos que les precede\u2014, el grupo de j\u00f3venes investigadores de la Universidad de Sonora pretende dejar un legado importante en el desarrollo de innovaciones en materiales y electr\u00f3nica para la pr\u00f3xima generaci\u00f3n de detectores de luminosidad y de radiaci\u00f3n, realizando investigaci\u00f3n en varios temas de f\u00edsica de altas energ\u00edas y as\u00ed contribuir a entender mejor los misterios que a\u00fan guarda celosamente la naturaleza.<\/p>\n

Fuente:\u00a0Agencia Informativa Conacyt<\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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