Suplemento Neo Año 1, número 12 (2009)

8/2/2019 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



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/





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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InTErAMErIcAnA: hTTp://www.rIcyT.org/

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