Estudiantes construyen detector de partículas de bajo costo

Con mucha creatividad y un incipiente pero sólido talento científico, seis jóvenes estudiantes de preparatoria diseñaron y construyeron un detector de partículas de bajo costo que, en pruebas efectuadas en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), alcanzó una eficiencia de 95 por ciento y una excelente precisión.

Esta exitosa historia comenzó en julio de 2014, cuando un profesor de física de primer año de preparatoria recomendó a los jóvenes estudiantes de su grupo que fueran más allá de las aulas, que buscaran alguna actividad que les permitiera expresar su creatividad y saciar su curiosidad.

De ese grupo surgiría un equipo integrado por Alejandro Sánchez, Arlette Melo, Nelly Solano, Roberto Monárrez, Luis Díaz, Viridiana González y Enrique Sánchez, todos estudiantes en ese entonces de la Escuela Nacional Preparatoria plantel 5 José Vasconcelos, de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM).

En el verano de 2014, el grupo de jóvenes buscó durante varias semanas convocatorias de concursos científicos, hasta que encontraron la Beamline for Schools, que cada año organiza el CERN.

Mediante una búsqueda en Internet, encontraron que Antonio Ortiz Velásquez, profesor investigador del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, colaboraba en el CERN y pensaron que quizás él les podría ayudar.

Fueron a visitarlo a su oficina y el doctor en física se emocionó con la iniciativa de los chicos y decidió ayudarlos. Fue así como este grupo de jóvenes comenzó a trabajar en un detector de partículas.

Trabajaron durante varios fines de semana y durante sus vacaciones para poder participar en ese concurso. A pesar del esfuerzo no ganaron, lo cual los desanimó; sin embargo, el doctor Ortiz Velásquez los motivó a seguir en el proyecto.

De México para Europa

Los jóvenes siguieron adelante en el diseño del detector de partículas y después de un año han logrado desarrollar uno, el cual está inspirado en el detector Time Of Flight (TOF), que se encuentra en el experimento A Large Ion Collider Experiment (ALICE) del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés).

Este detector está conformado por cinco finas capas de vidrio, cada vidrio tiene 240 micras de espesor, esto es equivalente a aproximadamente tres cabellos humanos juntos, detalló Antonio Ortiz Velásquez.

Dichos vidrios, que entre ellos tienen una separación de apenas 240 micras, están cubiertos por una película conductora ultradelgada, a la que se le aplica una corriente de 15 mil voltios.

Las placas se colocan dentro de una cavidad rellena de una mezcla de gases, misma que se ioniza cuando una partícula cargada veloz atraviesa el volumen. Los electrones liberados son arrastrados por acción del campo eléctrico intenso que provee el voltaje aplicado. Los electrones entonces son colectados en circuitos impresos y su señal es analizada.

Precisión científica

Este detector desarrollado por los jóvenes puede medir con gran precisión el tiempo de vuelo de una partícula, es decir, el tiempo que le toma a una partícula moverse de un lado a otro, lo cual es importante para conocer su masa y así descubrir qué partícula es.

Es relevante saber cuáles partículas se producen en las colisiones de iones pesados del Gran Colisionador de Hadrones para estudiar el origen del universo, ya que se sabe que unas millonésimas de segundo después del Big Bang se formó la denominada sopa de quarks y gluones (QGP, por sus siglas en inglés), misma que se produce de forma controlada en las colisiones del LHC. El QGP es una mezcla de partículas fundamentales que aportaron los “ingredientes” primordiales para que se generara toda la materia de la que estamos hechos y de todo lo que nos rodea.

Los científicos se han propuesto determinar las cualidades de esta sopa primordial para entender mejor qué ocurrió después de la Gran Explosión, por ello es importante este tipo de detectores.

Este dispositivo ya fue probado en las instalaciones del CERN y tiene una eficiencia de 95 por ciento y excelente precisión para medir tiempo de vuelo. Por ahora este dispositivo se utiliza como herramienta para que las nuevas generaciones de físicos aprendan a desarrollar esta tecnología, explicó Ortiz Velásquez.

“Lo que me interesa es que los jóvenes conozcan y aprendan a desarrollar este tipo de tecnología, pues dado su bajo costo es usada por los experimentos actuales y se estudian innovaciones para los experimentos que están en preparación”.

El camino hacia la ciencia

Con este trabajo este grupo de jóvenes determinó que su vocación es la ciencia, orientada a la investigación y el desarrollo.

Actualmente los jóvenes ya están en la universidad, cuatro estudian física y dos ingeniería, todos en Ciudad Universitaria en la UNAM y todos están seguros que su futuro está en la ciencia.

Alejandro Sánchez expresó que antes de que empezara a trabajar en ese proyecto, le llamaba la atención ser científico pero no creía que podía serlo.

“Yo me imaginaba que era una labor de mucha dedicación y sí lo es, pero si uno en realidad se lo propone y haces lo que te gusta, lo puedes lograr”.

En este mismo sentido, Luis Díaz señaló que este proyecto le cambió la vida.

“Ya me interesaban la física y las matemáticas, pero no pensaba que podía ser científico. Actualmente estoy muy contento y con objetivos claros de lo que quiero ser y hacer en el futuro”.

Arlette Melo también estaba interesada en la física, pero tenía reservas para estudiar una carrera en la que tienen mayor presencia los hombres, pero después de participar en este proyecto se dio cuenta que la ciencia y la física no se contraponen con el género.

“Tenía miedo de que no fuera tomada en cuenta por el hecho de ser mujer, pero vi que aquí en el ICN hay varias mujeres científicas muy reconocidas y respetadas. Ahora me doy cuenta que la labor científica y ser mujer no se contraponen”.

Ahora este grupo de jóvenes continuará con sus estudios y con su trabajo en el desarrollo y mejoras del detector, así como en la búsqueda de aplicaciones de estos en otras áreas, como en la medicina.

Fuente: CONACYT.