El experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment) ó Gran Colisionador de Iones en español, uno de los cuatro grandes que constituyen al LHC, tiene 20 detectores de partículas, dos de ellos mexicanos: el V0A y ACORDE.
El Gran Colisionador de Iones es uno de los mayores experimentos en el mundo dedicado a la investigación en la física de la materia a una escala infinitamente pequeña. El experimento utilizará las herramientas proporcionadas por el LHC para responder a 3 preguntas fundamentales:
- ¿Qué sucede con la materia cuando se calienta 100 mil veces a la temperatura del centro del Sol?
- ¿Por qué los protones y los neutrones pesan 100 veces más que los quarks de los que están hechos?
- ¿Pueden los quarks dentro de los protones y los neutrones ser liberados?
Los detectores de partículas mexicanos
El ALICE es desarrollado por científicos de 31 países, 111 instituciones y más de mil miembros.
♦ El proyecto recrea las condiciones primigenias que produjeron el Big Bang o Gran Explosión que dio origen al Universo, participan, por parte de la Universidad Nacional, investigadores y estudiantes de los institutos de Física, y Ciencias Nucleares (ICN), con apoyo de la Coordinación de la Investigación Científica y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt).
El V0A y ACORDE fueron diseñados y construidos por académicos de la UNAM, el Centro de Investigación y Estudios Avanzados (Cinvestav) del Instituto Politécnico Nacional (IPN), y la Benemérita Universidad de Puebla (BUAP), así como colaboraciones del Instituto de Física y Matemáticas de la Universidad Michoacana de San Nicolas de Hidalgo en Morelia, Michoacán.
♦ En el túnel del LHC, se han ubicado cuatro puntos con equipos que medirán diferentes fenómenos. El detector V0A, construido en el IF de la UNAM, está en uno de esos puntos, dentro de ALICE. El detector ACORDE también forma parte de ALICE, y forra a su gran imán.
Detectores del ALICE
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El pasado 30 de noviembre de 2009, el LHC se convirtió en el acelerador más potente del mundo, ya que logró acelerar los protones a una energía de 1.18 Tev en las primeras horas de ese día. El record lo tenía el US Fermi National Accelerator Laboratory’s Tevatron collider que en 2001 que logró 0.98 Tev. Lo anterior marca un hito dentro de la física y es un buen augurio para los trabajos del LHC en 2010.
Recibir los primeros resultados de una colisión significa que el equipo está funcionando y nos permite probar los primeros detectores, porque hasta ahora sólo teníamos simulaciones de cómo iban a funcionar. Es un éxito para la física mundial, porque estamos más cerca de descubrir los secretos más íntimos sobre la estructura de la materia”
Arturo Menchaca Rocha, investigador del Instituto de Física (IF), UNAM
Los creadores
El trabajo realizado no ha sido fácil, tan sólo en la planeación se llevaron 8 años y 4 para el diseño y construcción del detector VoA y fue en el IF donde se hizo realidad. Al inicio el proyecto estuvo a cargo de Gerardo Herrera del Cinvestav, después bajo responsabilidad del IF de la UNAM, dentro del Grupo Experimental Nuclear y de Altas Energías, formado por Rubén Alfaro, Ernesto Belmont, Varlen Grabski, Arnulfo Martínez, Arturo Menchaca y Andrés Sandoval.
En el acelerador mexicano ACORDE, participó Guy Paic, del ICN, quien trabajó con expertos del Cinvestav, y con Arturo Fernández y su grupo de la BUAP.
¿Cómo funcionan los detectores mexicanos?
Ambos son detectores de centelleo y son plásticos, pero sus funciones y desarrollos son independientes.
ACORDE se utiliza cuando no hay haz de luz para calibrar al detector, y para lograrlo usa los rayos cósmicos que llegan al experimento ALICE” detalla Menchaca.
→ En el túnel del LHC operan dos mil imanes muy potentes, cuya función es acelerar y confinar una ráfaga de núcleos de plomo para chocar contra otros núcleos de átomos de plomo.
→ Cada colisión núcleo-núcleo libera dos esferas con 82 protones y 126 neutrones cada una, las cuales al chocar se destruyen y liberan miles de partículas subatómicas, llamadas quarks y gluones, que reproducen la “sopa primitiva”, el estado inicial de la materia.
Los quarks y gluones no salen de la zona de interacción y están concentrados entre sí; lo que sale son las partículas sobrantes, como los hadrones y leptones, que no tienen color. Por un instante, la energía está tan concentrada que los quarks y gluones forman una región en donde tienen una dinámica más compleja de la habitual dentro de un núcleo. Son fracciones de segundos, pero suficientes para producir información que nos permita estudiar la dinámica cuántica” -Menchaca, quien fue galardonado en 2004 con el Premio Nacional de Ciencias y Artes.
→ A partir de la presencia de las partículas sobrantes, los físicos detectan la actividad de esas partículas subatómicas.
A los protagonistas no los vemos, los inferiremos. Por momentos forman ese plasma con una dinámica compleja, que nos interesa estudiar, y es semejante al momento que inició el Universo”
→ El V0A participa en un trabajo de “gatillo”, y avisa con el centelleo al resto de los detectores el momento adecuado en que suceden las colisiones de interés.
Los experimentos del LHC
LHC está formado por 6 experimentos, que cuentan con la colaboración de ingenieros, físicos y técnicos internacionales. Cada experimento es distinto, caracterizado por un detector de partículas único.
ATLAS y CMS :
Son los experimentos más grandes y están diseñados para investigar la gama más amplia de la física posible. El tener dos detectores diseñados independientemente será vital para cruzar la información y corroborar cualquier nuevo descubrimiento.
ALICE y LHCb :
Experimentos de tamaño mediano: Disponen de detectores especializados para el análisis de las colisiones del LHC en relación con fenómenos específicos.
TOTEM y LHCf :
Son experimentos más pequeños. Están diseñadas para concentrarse en “las partículas de futuro» (protones o iones pesados). Estos son partículas que rozan entre sí cuando los rayos chocan, en lugar de chocar de frente.
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Es muy importante reconocer el trabajo realizado por estos científicos mexicanos. El LHC no es solo el más grande experimento realizado, sino que representa un verdadero reto para la humanidad, esto es, la capacidad de descubrir a través de la ciencia más pura el origen del universo.
Felicidades a todos los mexicanos que forman parte de este experimento, y que lo anterior sirva para sentar un precedente sobre la fortaleza del conocimiento y de nuestras instituciones. Esperamos seguir recibiendo buenas noticias.
Te invitamos a llevar la discusión sobre este tema a INGENET 2.0.
Imagen: UNAM
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Felicitaciones por su grado de superación alcanzado.Soy autor de la obra “Formación Para Superarse Como Los Genios”, mi sueño dorado: comenzar a superarnos todos desde hoy, hasta nuestro más alto grado, como ustedes, para lograr el avance de la ciencia, la tecnología, la cultura, la economía y el progreso del País y transformar nuestro México en un mundo mejor, en el que podamos vivir en armonía , seguridad y paz. Mis mejores deseos de ëxito en su empresa.