El rol de científicos CCTVal en la nueva puesta en marcha del Gran Colisionador de Hadrones

miércoles 8 de junio de 2022

  • Investigadores del Centro Científico Tecnológico de Valparaíso, parte de la red de Centros ANID, participarán en el experimento más grande del mundo monitoreando la toma de datos de su tercer período de actividad.

Tres años han pasado desde que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) entró en etapa de mantenimiento: físicos, ingenieros y técnicos de distintos países del mundo -entre ellos Chile– participaron en el upgrade que buscó incrementar la capacidad del acelerador, la cantidad de colisiones y su energía a niveles nunca antes vistos. Tras este proceso de actualización, el colisionador más potente a nivel global inició otro período de experimentación (Run 3), que permitirá probar el modelo estándar de física de partículas con mayor precisión y analizar volúmenes de datos más grandes para la exploración de nuevos fenómenos.

Ubicado a 100 metros bajo tierra en la frontera franco-suiza, y con una longitud de 27 kilómetros, este anillo subterráneo de forma circular está catalogado, hasta ahora, como la máquina más grande creada en la historia de la humanidad. En su interior, haces de protones colisionan casi a la velocidad de la luz, con la finalidad de recrear las condiciones existentes en el universo poco después del Big Bang para descubrir nueva física, tal como sucedió en 2012 con la demostración experimental del bosón de Higgs.

El rol de Chile en el LHC

En la última actualización de su tecnología, nuestro país cumplió un rol fundamental a través del desarrollo de 32 módulos de detectores de partículas subatómicas. Este importante compromiso nacional estuvo a cargo del Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal), perteneciente a la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM), en conjunto con la Pontificia Universidad Católica de Chile (PUC), y finalmente, tras ocho años de trabajo, los detectores fueron probados e instalados durante 2021 en la New Small Wheel del espectrómetro de muones de ATLAS (uno de los cuatro experimentos del LHC y el más grande de ellos).

Con la puesta en marcha del Colisionador, que comenzó el pasado 23 de abril, lo que se viene es un periodo de prueba de las tecnologías desarrolladas y las mejoras implementadas, entre las que se encuentran los detectores fabricados en Chile. Adicionalmente, durante este proceso científicos nacionales tendrán participación directa supervisando esta nueva fase de toma de datos.

Edson Carquín, doctor en física e investigador del CCTVal y la USM, y el estudiante de doctorado Cristián Allendes, son parte de los investigadores chilenos que desempeñarán funciones en esta nueva etapa del LHC en CERN, realizando tareas de monitoreo de los sistemas de adquisición de datos desde la sala de control de ATLAS.

“Durante nuestra estadía supervisaremos la puesta en marcha de ATLAS, que es extensa y detallada: se prueban cada uno de los sistemas, se verifica que no existan errores a nivel de software, que todos los cables estén bien conectados, atendemos las alertas en caso de que se enciendan por algún problema técnico y, en definitiva, estamos atentos a que los detectores y el acelerador funcionen bien”, indica Carquín, quien viajará en septiembre a Suiza. Allendes, por su parte, ya se encuentra en CERN realizando estas labores.

Junto a ellos, son varios los científicos que tienen participación en la colaboración de nuestro país con ATLAS, como el Dr. William Brooks, líder del clúster de investigadores nacionales, y los doctores CCTVal Nicolás Viaux y Sebastián Tapia; este último ha colaborado también con otros laboratorios internacionales como Brookhaven National Laboratory (BNL), en Estados Unidos, y actualmente encabeza el grupo de investigación sobre jets (chorros de partículas resultante de las colisiones) producidos en choques de iones pesados y reconstruidos en el LHC.

“En el acelerador hay colisiones de iones y de protones. Con estos últimos se busca física nueva (como el Higgs), mientras que en iones estudiamos el Quark-Gluon-Plasma, un estado de la materia único que existió poco después del Big Bang. Parte de mi trabajo es estar a cargo del software que se usa para la reconstrucción de datos, la selección de los eventos y el análisis. Soy responsable de que el software funcione y hacer los desarrollos, coordinaciones y gestiones que ello requiera”, comenta el investigador.

Proyecciones del trabajo nacional

Actualmente, son dos los focos que tiene el Gran Colisionador: el estudio del bosón de Higgs y la búsqueda de nuevas partículas, y también el estudio de la física nuclear. Lo relevante es que en ambas áreas Chile tiene presencia a través de diversas instituciones, y específicamente en el caso de la Universidad Técnica Federico Santa María y el CCTVal, el Dr. Tapia asegura que existen grandes posibilidades para seguir proyectando nuevos trabajos y colaboraciones.

“Para que el detector funcione y se recojan datos de forma satisfactoria, parte de las tareas es el monitoreo las colisiones. En adelante, sería ideal que sean cada vez más los estudiantes e investigadores que viajen a realizar estas labores. Junto con ello, creo que sería interesante adentrarnos en la parte técnica, desarrollando y controlando softwares para el experimento. Eso nos permitiría integrar estudiantes de informática que trabajen en inteligencia artificial, por ejemplo. Y por supuesto, también sería importante seguir profundizando nuestro aporte en el área de física. Las capacidades para ello existen en nuestro país”, señala.

Por el momento, el LHC continúa probando todos sus sistemas y se espera que en los próximos días comiencen las primeras colisiones a una energía inicial de 900 GeV (gigaelectronvoltios). Sin embargo, ésta aumentará progresivamente a comienzos de julio hasta alcanzar la capacidad de diseño, es decir, los 13,6 TeV (teraelectronvoltios) que corresponden a la energía más alta que se haya logrado a la fecha. Con sus operaciones proyectadas hasta 2025, en el mejor de los casos los experimentos del LHC permitirán probar nuevas interacciones y observar fenómenos poco frecuentes para comprender con mayor profundidad la composición de la materia, proceso que contará con la participación de científicos e investigadores del país como parte importante del experimento más grande de la historia.

Fuente: CCTVal