Suplemento Neo Año 1, número 12 (2009)
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una dpla my paticlaE el 2005, el de patíla Elemetale de la católiafe admitid e el et MInErA, del FemiLa, de l
et de ietiaió má imtate del md. Dedeete, jóee fíi de eta uieidad tie adeetaña l mitei del ie.
Añ 1 n° 12
Del 28 de
septiembe al 11 de
ctbe del 2009
SUPLEMENTO DE INNOVACIÓN, TECNOLOGÍA E INVESTIGACIÓN DEL SEMANARIO PUNTOEDU
A u g u s T o p
A T I ñ o
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zados a colisionar uno contra
el otro: la materia (protones) y antimateria (antiprotones)
se aniquilan y convierten en
energía, que se manifiesta en
la creación de nuevas partícu-
las que antes no estaban ahí.
QUÉ BUENA DUPLA. Pues
bien, el 22 de agosto del 2005,
J. Morfin y K. McFarland, res-
ponsables del proyecto MI-
NERvA del FermiLab, envia-
ron un importante correo
electrónico al líder del grupo
de Partículas Elementales de
nuestra Universidad, el Dr. Al-
berto Gago. Aquella misiva co-
menzaba así: “ Dear Alberto, weare very pleased to welcome you
into the MINERvA Collaboration.
The consensus of the collaboration
was overwhelmingly positive and
we look forward to a long and frui-
tful collaborative effort with Ponti-
ficia Universidad Catolica del Pe-
ru”. (Ver PuntoEduN°25).
¿En qué consiste este pro-
yecto? Pues en el estudio de
los neutrinos, uno de los tópi-
cos más importantes de la físi-
Los griegos creían que
el átomo era el obje-
to más diminuto del
universo y que, ade-
más, era indivisible.
Con el discurrir de los siglos,
sin embargo, los científicos re-
batieron esta concepción. Y es
que a fines del siglo XIX, em-pezaron a aparecer cosas ex-
trañas en los laboratorios: ra-
yos X, rayos gamma, radioac-
tividad, mientras que el físico
J.J. Thomson descubrió el elec-
trón. Resultó, entonces, que el
átomo no era el objeto más pe-
queño del universo sino que es-
tá compuesto por partículas
más pequeñas: protones, neu-
trones y electrones (partícula
fundamental). Los dos prime-
ros, a su vez, pueden subdivi-
dirse en partículas fundamen-
tales conocidas como quarks y
gluones. Es así como la física,
que en aquella época tenía unorden razonable, lógico y regi-
do por las fuerzas newtonia-
nas, donde los átomos eran la
base de todo, sufrió una revo-
lución tras otra con los nuevos
descubrimientos.
De una física que se creía ap-
ta para explicar todo, se pasó a
un modelo, el estándar, que no
es capaz de explicar varios de
los grandes misterios del uni-
verso, cuyos orígenes están en
el pequeñísimo mundo de las
partículas. Y es que, si bien el
universo siempre ha sido, y se-
rá, un hueso duro de roer, hoy
se parte de la premisa de queel cosmos fue, alguna vez, más
pequeño que un átomo. Es de-
cir, nuestra existencia y nues-
tro universo entero surgieron
de eventos que ocurrieron en
la escala más pequeña imagi-
nable.
Precisamente, para recrear
estos eventos, los físicos utili-
zan grandes aceleradores de
partículas para impactar, val-
ga la redundancia, partículas,
con el fin de producir ener-
gías y temperaturas que no
han existido sino solo en los
primeros momentos de vida
del universo. De esta manera,se pueden encontrar aquellas
partículas y fuerzas que escri-
bieron las reglas de todo lo que
siguió, y así responder varias
de las preguntas hechas por
cualquier forma de vida inteli-
gente: ¿Qué es este lugar? ¿De
qué está compuesto el univer-
so? ¿Qué leyes lo rigen? ¿Cómo
se creó?
EL FERMILAB. Situado a
unos cien kilómetros al oeste
de Chicago, en los Estados Uni-
dos, se levanta un majestuo-
so edificio que tiene en su in-
terior un acelerador lineal detres kilómetros. Se trata del La-
boratorio Nacional Fermi (Fer-
miLab), un centro de física de
altas energías llamado así en
honor al físico Enrico Fermi,
pionero en física de partícu-
las. En su interior se encuentra
II | e | LIMA, del 28 de etieme al 11 de te del 2009
instalado el segundo acelera-
dor de partículas más potente
del mundo: el Tevatrón (hasta
antes de la entrada en funcio-
namiento, en el 2008, del Lar-
ge Hadron Collider o LHC del
CERN, el Tevatrón ocupaba el
lugar privilegiado).
En un inicio, este laborato-rio tenía el nombre de Natio-
nal Accelerator Laboratory y
fue encargado por la Comisión
de Energía Atómica de los Es-
tados Unidos bajo un proyecto
de ley firmado por el presiden-
te Lyndon B. Johnson en 1967.
Su objetivo es explorar cómo
opera la naturaleza a las dis-
tancias más cortas (hasta mil
billones de veces más peque-
Por
JUAN CARLOS
QUINTANA
Los jóvenes físicos que
están siguiendo –oque ya concluyeron– laMaestría en Física ennuestra Universidad, hanaportado de gran maneraal desarrollo del proyectoMINERvA.
ca actual y cuyas propiedades
se busca comprender. Una de
ellas es la caracterización de
su interacción con la mate-ria, para un determinado ran-
go de energía, donde no exis-
ten aún muchos datos experi-
mentales. Medir esta interac-
ción de manera precisa es, jus-
tamente, la misión principal
del Dr. Gago.
Pasados cuadro años desde
tan importante mail, muchas
cosas han ocurrido. Y es que
los jóvenes físicos que están
siguiendo –o que ya conclu-
yeron– la Maestría en Física
en nuestra casa de estudios,
han aportado de gran mane-
ra al desarrollo del proyecto
MINERvA. El Dr. Gago explica:“Cuando uno trabaja en un
experimento, las contribucio-
nes pueden ser de dos tipos:
en software o en hardware. La
Universidad Católica ha traba-
jado, mayormente, en proyec-
tos de software, entre los que
tenemos la implementación
del visualizador de la colisión
de los neutrinos con el detec-
tor, y el estudio de la dinámica
de las partículas secundarias,
que se producen después de
la colisión inicial, en su paso
por el detector, hechas por el
alumno de la maestría en Físi-
ca de la Católica José Bazo. Porotro lado, Leonidas Aliaga, di-
señó (computacionalmente)
el detector que se encarga de
medir la capacidad de cada
módulo que compone MINER-
vA, para medir la posición y la
energía de las partículas que
los atraviesan. Asimismo, Car-
los Pérez hizo el diseño com-
pleto del haz de partículas de
baja energía que estudiará la
habilidad del detector para
si la teíafalla e
ediie ale maada l datexeimetale,e mdifia
deata. sie exita, ematiee”.
Dr. ALBErTo GAGopfe de la Maetía eFíia.
ñas que el diámetro de un ca-
bello humano) y las energías
más altas. Su funcionamien-
to se basa en la equivalencia
de materia y energía: dos ha-
ces delgados, uno de protones
(con carga eléctrica positiva) y uno de antiprotones (la con-
traparte de antimateria de los
protones, con carga negativa)
circulan en sentidos opues-
tos a velocidades cercanas a
la de la luz. Cada cierto tramo
en el anillo, los haces son for-
medir energía de las part
las. Por último, Carmen Ar jo, la úni ca que tra bajó
hardware, calibró el detec
que identifica el tipo de pa
culas a través de medir su
locidad”.
La dupla científica PU
FermiLab, sin duda, pu
beneficiar a nuestro país
la generación de conocimi
to. Como advierte el Dr.
go, “limitándonos solo al c
del software es fácil enten
que, para obtener una sim
ción completa de estos ex
rimentos, se necesita ma
jar paquetes computacio
les muy complejos. Estos csideran no solo la física in
lucrada –cuando una part
la atraviesa el detector–, s
también tiene todas las he
mientas necesarias para co
truir, en el computador, t
la estructura y materiales
El Cllide Detect del Fe
miLab está destinad a estdia la clisión de patíclaen altas enegías. S bjetv es descbi la identiday las ppiedades qe fman el nives y entendlas fezas e inteaccinente esas patíclas. (Ftwwwae.ciemat.es)
1 millónde megabytes es la información
de un año de recolección de datos
de colisiones en el FermiLab.
99.9999% porcentaje de la velocidad de la
luz en el vacío que alcanzan las
partículas que viajan alrededor
del Tevatrón.
cifas
FUENTE: FERMILAB: HTTP://WWW.FNAL.GOV/
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IV | e | LIMA, 28 de etieme al 11 de te del 2009
tado en el Departamento de
Teoría del FermiLab, área a la
que suelen ingresar solo doc-
tores en Física. “El trabajo de
un físico teórico consiste, en
líneas generales, en dos tareas:
primero, en utilizar los mode-
los que tenemos sobre cómo
funciona la naturaleza, para
explicar las observaciones quehacemos de ella; y, segundo,
en construir nuevos modelos
que expliquen y predigan la
existencia de nuevos fenóme-
nos, todavía no observados”,
explica el Dr. Gago. “La vali-
dez de una teoría se juzga por
el éxito que se tenga en ambas
tareas. Si la teoría falla en sus
predicciones al ser compara-
das con los datos experimen-
tales, se modifica o descarta.
Si la teoría es exitosa, se man-
tiene en el tiempo, pero siem-
pre se sigue probando contra
»
entevista
“He estad en CINVESTAV de
Méxic y en el Institt de FísicaCpscla de Valencia”
MAurICIo BuSTAMANTEEtdiate aetad e el Deatamet de Teía del FemiLa
¿Cál es t tabaj en el gp
de patíclas de la Católica?
Vengo trabajando con el Dr.
Alberto Gago en el área de
teoría de la física de partícu-las desde la segunda mitad
del 2005, cuando estaba aca-
bando el pregrado en Física.
En particular, hemos traba-
jado en física y astrofísica de
neutrinos, y hemos publica-
do nuestros resultados en re-
vistas especializadas.
¿Cóm así llegaste al Femi-
Lab paa hace na estancia
en el Depatament de Te-
ía?
Mi estancia en FermiLab es
dentro el marco del Progra-
ma para Estudiantes Latinoa-
mericanos del Departamen-to de Teoría, dirigido a estu-
diantes de doctorado en Fí-
sica que estudien en univer-
sidades de América Latina.
Anualmente, se elige a dos
para visitar este departamen-
to durante medio año y tra-
bajar con alguno de los teóri-
cos de aquí. Hicieron una ex-
cepción admitiéndome, ya
que aún soy estudiante de la
Maestría de Física en la PUCP.
Estoy sumamente contento
ya que FermiLab tiene uno de
los mejores departamentos
de Física Teórica del mundo.
Para mí esto es una oportuni-
dad única.
¿P qé cees qe te acepta-
n en este pgama, diigi-
d a estdiantes de dcta-
d, siend aún estdiante de
maestía?
La razón más importante es
“El trabajo de investigaciónque se desarrolla durantela Maestría de Física en la
Católica es compatible con losestándares que se exigen aestudiantes de doctorado”.
el trabajo de investigación que
se desarrolla durante la Maes-
tría de Física en la Católica, que
es compatible con los estánda-
res que se exigen a estudiantesde doctorado. Basta decir que
ya tengo publicado un artículo
en una revista arbitrada y dos
en las memorias de congresos
internacionales. Esta situación
no es ajena a otros compañeros
míos, que también han publi-
cado durante la maestría.
¿Qé lab tienes en el Femi-
Lab?
Estoy continuando con un pro-
yecto que veníamos desarro-
llando con el profesor Alberto
Gago en la PUCP, antes de ve-
nir aquí (al FermiLab). Este tra-
ta de estudiar diferentes aspec-
tos del comportamiento de los
neutrinos altamente energéti-cos que, se espera, sean produ-
cidos en fuentes ubicadas fue-
ra de la Vía Láctea. Para poder
conocer estas propiedades, te-
nemos que simular la detec-
ción de estos neutrinos en la
Tierra. Nuestro modelo es el
experimento IceCube, el detec-
tor de neutrinos más avanza-
do en la actualidad, se encuen-
tra en el Polo Sur y consiste en
un volumen de 1 km3 de hie-
lo subterráneo. Por otro lado,hemos comenzado a estudiar
formas de detectar la presen-
cia y naturaleza de “materia
oscura”, que constituye el 22%
del total de la energía del Uni-
verso. No se sabe aún qué partí-
culas componen la materia os-
cura, así que es posible que, en
ciertos procesos, esta se trans-
forme en otras partículas, in-
cluyendo neutrinos. Estos f lu-
jos de neutrinos son el objeto
principal de nuestro estudio.
La materia oscura es uno de los
problemas teóricos (y experi-
mentales) más importantes de
la física contemporánea.
¿Has tenid la ptnidad de
ealiza tas estancias dan-
te el estdi de t maestía?
Sí, varios de los integrantes
del Grupo de Altas Energías
hemos trabajado en institu-
ciones fuera del país. En mi ca-
so, he estado en CINVESTAV de
ArchIvo pErsonAL
D I A g r A M A c I ó n
E I L u s T r A c I ó n : A u g u s T o p
A T I ñ o
México en dos ocasiones y en
el Instituto de Física Corpus-
cular de Valencia, España, to-
do financiado por el proyecto
HELEN.
¿Qé difeencia hay ente
qienes tabajan en FemiLab
y qienes l hacen en el LHC
del CErN? Es deci, ¿qé hace
qe ss investigacines sean
difeentes si, en el fnd, am-
bs bscan patíclas?Durante décadas, FermiLab y
CERN han albergado diferen-
tes tipos de colisionadores de
partículas. Las diferencias
principales han sido las par-
tículas que se han hecho co-
lisionar y la energía a la cual
han colisionado. Por ejem-
plo, paralelamente al Teva-
tron en FermiLab, que viene
funcionado desde 1987, en
CERN funcionó, de 1989 al
2000, el Large Electron-Posi-
tron Collider, en el que, en lu-
gar de hacer colisionar pro-
tones y antiprotones, se co-
lisionaban electrones y susantipartículas, conocidas co-
mo positrones. La elección de
qué partículas se hacen coli-
sionar (electrón-positrón o
protón-antiprotón), así como
la energía en la que ocurre la
colisión, determina qué par-
tículas se crearán como pro-
ducto de la aniquilación de
materia y antimateria, y qué
tipo de fenómenos podrán es-
tudiarse en el experimento.
Los protones y antiprotones
son dos mil veces más pesa-
dos que los electrones y posi-
trones. Como consecuencia,
una colisión protón-antipro-tón será capaz de crear par-
tículas más pesadas que una
colisión electrón-positrón.
Ade más, ciertos pro ces os
pueden observarse exclusiva-
mente en colisiones electrón-
positrón y otros solo en coli-
siones protón-antiprotón. Al
margen del tipo de colisiona-
dor, mientras más energéti-
co sea el choque entre los ha-
ces, mayor será la diversidad
de partículas generadas. Los
colisionadores que existen
actualmente en FermiLab (el
Tevatron) y CERN (el LHC) son
del tipo protón-antiprotón (y en el caso del CERN, también
plomo-plomo). Sin embar-
go, el LHC está diseñado pa-
ra alcanzar energías siete ve-
ces más altas que el Tevatrón,
por lo que se espera que sea
una ventana a fenómenos no
observados previamente.
los resultados de nuevos expe-
rimentos”, agrega.
Quizá muchos se pregun-ten de qué sirve gastar miles
de millones de dólares en ace-
leradores para ver estas partí-
culas. Pues, como responde el
Dr. Gago, la investigación en
física, y en todas las ciencias
en general, tiene valor intrín-
seco: “Es un intento sistemáti-
co por explicar la naturaleza.
Una persona decide dedicarse
a la investigación en física no
tanto por razones altruistas,
sino como respuesta a moti-
vaciones interiores que usual-
mente incluyen la satisfac-
ción de una curiosidad voraz y
la dedicación a tareas intelec-tualmente estimulantes. Aho-
ra, innegablemente la investi-
gación básica es el primer pa-
so del desarrollo tecnológico
y, desde una perspectiva social
y económica, es necesario apo-
yarla. El impacto más directo
que tiene la investigación en
física de altas energías es a tra-
vés de la tecnología que se de-
sarrolla durante el proceso de
diseño y construcción de ace-
leradores y detectores de par-
tículas cada vez más comple-
jos. Algunos de los ejemplos
notables de tecnologías deri-
vadas de la física nuclear y dealtas energías son la World Wi-
de Web (originada en el CERN
en 1990), varias tecnologías
de visualización en medicina,
superconductores altamen-
te eficientes para el transpor-
te de energía y terapia de neu-
trones para el tratamiento del
cáncer”. n
400 dólae iiete Etaduid e cieia Telía ada dóla qeiiete el peú.
cifas
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