El origen de todo: la PUCP en los laboratorios de física de partículas más importantes del mundo

En el Gran Colisionador de Hadrones, el famoso acelerador de partículas de mayor energía que existe y la máquina más grande construida en el mundo, se desarrolla el experimento Alice, donde la PUCP tiene participación. “Este experimento recrea y estudia las propiedades del plasma de quarks y gluones, estado de la materia que tuvo lugar microsegundos después del Big Bang”, explica el Dr. Alberto Gago, docente del Departamento Académico de Ciencias, presidente de la Academia Nacional de Ciencias (ANC) y coordinador del grupo de investigación Altas Energías.

Desde tiempo atrás, la PUCP ha estado involucrada en la generación de conocimiento en el campo de la ciencia de frontera a través de la investigación en distintas áreas de la física de las partículas elementales (partículas indivisibles que conforman la estructura fundamental de la materia).

Un ejemplo contundente de ello es la participación de la Universidad, desde el 2006 hasta la actualidad, en los experimentos Alice y Minerva, situados en los dos laboratorios de física de partículas más grandes en el mundo: el CERN, que alberga el Gran Colisionador de Hadrones –LHC (Suiza/Francia), y Fermilab (Estados Unidos), respectivamente. La representación de la PUCP ha sido liderada en ambos proyectos por el Dr. Alberto Gago, a través del grupo Altas Energías.

Importancia de la ciencia de frontera

Tras ello, le consultamos a Alberto Gago qué es la ciencia de frontera y cuál es su importancia. “La ciencia de frontera es la que busca expandir el conocimiento”, responde el profesor.

De esta forma, añade, a través de la ciencia de frontera (o la investigación básica), se trabaja probando distintas hipótesis que podrían irse descartando, mejorándose o bien terminar estableciéndose en un futuro, todo de acuerdo con el avance de la evidencia. “Es un terreno donde el conocimiento está en construcción, su motivación es responder preguntas fundamentales que se tienen en la ciencia”, contesta.

En ese sentido, le preguntamos por qué es importante estudiar estos campos de la frontera de la ciencia.

“La generación de conocimiento es importante per se, sin embargo, ocurre con frecuencia que este suele llevar a inesperadas aplicaciones. Por ejemplo, es difícil pensar que cuando se inventó la rueda los seres humanos sabían todas sus aplicaciones”, explica. “Quizás solo tuvieron curiosidad por la formas de algunas piedras, las que luego replicaron para, muy posteriormente, recién darse cuenta de toda su utilidad y explotarla”, agrega.

En esa línea, como ejemplo, explica que los GPS no tendrían la capacidad de ubicación tan precisa si no se conociera la teoría de la relatividad general y especial de Albert Einstein. “Por tal motivo, tienes que invertir en investigación motivada por la curiosidad porque es la que ha llevado al ser humano hasta donde está”, afirma.

Por ello, indica, el desarrollo de la ciencia de frontera o de la investigación básica “eventualmente ha llevado a la humanidad revoluciones tecnológicas, a pesar de que en el momento en que se concibió se pensaba que era un conocimiento sin aparente utilidad práctica”.

Alice

El trabajo del grupo Altas Energías de la PUCP en Alice del CERN en los últimos años ha estado enfocado en el diseño, construcción, puesta a punto y análisis de los datos del sistema de detectores AD, el cual estudia la física difractiva, conocimiento crucial para entender las colisiones de partículas en el LHC.

También hemos estado involucrados en el desarrollo de un nuevo detector de partículas que se llama Muon Forward Tracker (MFT), el cual permite detectar, con mucha precisión, la trayectoria de las partículas, y determinar y reconstruir el origen de ellas. De hecho, en los laboratorios de la PUCP, se caracterizaron los chips semiconductores que entraron en funcionamiento en el detector que se instaló en el experimento Alice.

“El grupo Altas Energías de la PUCP es la única representación peruana que trabaja en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN”, añade Gago.

Alberto Gago, Eric Endress y Ernesto Calvo, miembros del grupo de Altas Energías de la PUCP, cuando realizaban las pruebas del detector instalado y funcionando en el experimento Alice en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Minerva

Por su parte, el experimento Minerva en Fermilab estudia, en detalle, las propiedades de la interacción de los neutrinos con los neutrones y protones de los núcleos atómicos que conforman la materia. “Cabe agregar que el entendimiento de los neutrinos es de primera importancia para la ciencia, ya que nos puede brindar información sobre el interior de las estrellas, las explosiones de supernovas, los agujeros negros, el interior de la Tierra e incluso podría revelarnos por qué el Universo está compuesto predominantemente de materia (y no de antimateria)”, explica Alberto Gago.

En este experimento, la PUCP también ha tenido también múltiples contribuciones, tanto en el desarrollo de software, hardware así como en el análisis de la física. De hecho, como parte de estas contribuciones, la PUCP implementó una estación de monitoreo remoto del experimento.

En el frontis de Fermilab (Chicago, Estados Unidos), flamea la bandera del Perú, uno de los países que han aportado en el desarrollo del conocimiento a través de este laboratorio. En el marco del experimento Minerva la PUCP implementó una estación de monitoreo remoto.

Testimonio docente

El Dr. José Bazo, docente del Departamento Académico de Ciencias e integrante del grupo Altas Energías, recuerda cuando en el 2006 visitó Fermilab. “Antes me dedicaba más a la teoría. Allá empecé la parte experimental y ese hecho marcó mi carrera. Ir a este gran laboratorio me sirvió después para hacer el doctorado. Esta experiencia ganada es muy importante”, dice.

En ese sentido, cuenta que a través de Altas Energías muchos estudiantes continúan yendo a estos dos importantes laboratorios y pueden participar en experimentos de gran impacto internacional.

Bazo explica que el trabajo en ambos laboratorios actualmente se está enfocando más desde la parte de hardware. “Antes era un desarrollo más de simulación en la computadora. Pero ahora, desde la parte práctica, las tareas incluyen el armado, las pruebas y la toma de las medidas de los sensores. Considero que esa tarea tiene bastante futuro”, cuenta.

La PUCP se posiciona

El Dr. Alberto Gago explica que las contribuciones de la PUCP en Alice y Minerva comprenden desde la etapa de la conceptualización, construcción y análisis de  los datos, lo que se traduce en los resultados obtenidos. “La Universidad ha aportado significativamente para sostener su participación desde los inicios de ambos experimentos”, agrega.

“La calidad de las contribuciones del grupo Altas Energías es de la más alta categoría internacional”, agrega Gago. En esa línea, añade, su visión es que el volumen de estas contribuciones debe aumentar. “Y esto se está dando de manera natural ya que nuestras colaboraciones internacionales van aumentado no solo a nivel experimental sino también en el aspecto teórico”, dice.

“Nos tenemos que convencer de que en el Perú es posible realizar investigación en ciencia básica de la más alta calidad y que no tiene nada que envidiar a lo que se hace en el extranjero”, finaliza Alberto Gago.

En el frontis de Fermilab (Chicago, Estados Unidos), flamean las banderas de los países que han aportado en el desarrollo del conocimiento a través de este laboratorio de física de partículas, uno de los más importantes en el mundo. Y allí está la del Perú, para que no queden dudas de la afirmación del profesor.

Voces PUCP

Ernesto Calvo

Ernesto Calvo señala que, en su trabajo doctoral, está usando “los datos que provee este sistema de detectores AD (ya instalado en Alice) para medir diferentes procesos difractivos que han tenido lugar en las colisiones de protones”. Agrega que la PUCP obtiene una gran visibilidad al instalarse el detector para física difractiva AD en Alice. “Si bien en su construcción participaron instituciones extranjeras, el diseño y los estudios mediante simulaciones que sustentaron la posibilidad de adicionar un detector fueron realizados desde la PUCP en el marco de mi tesis de maestría. Ese nivel de impacto, participación y colaboración es único a nivel de Perú”, destaca.

Marvin Ascencio

Actualmente, Marvin Ascencio, integrante del grupo de Altas Energías, viene realizando el doctorado de Física de la PUCP con estancia en Fermilab. “Mi tesis consiste en la contribución de dos trabajos: el estudio del decaimiento de neutrino en el contexto de los nuevos experimentos de oscilación y la medición de la probabilidad de interacción de los neutrinos con la materia, que incluye un estudio dedicado a los efectos nucleares en la interacción neutrino-núcleo”. “Para ello, se requiere del aporte de grandes grupos interdisciplinarios, entre teórico y experimentales, que estén enfocados en estudios puntuales. Y la PUCP está allí, compitiendo constantemente con los grandes”, explica. Ascencio ha conseguido un postdoc en Iowa State University que iniciará luego del doctorado.