Activos en experimento internacional de física de neutrinos científicos del CAAM
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- por mayaguezsabeamango.com
Ser parte de un esfuerzo global para expandir el conocimiento sobre la naturaleza fundamental del universo es lo que entusiasma a estudiantes y profesores del Recinto Universitario de Mayagüez (RUM) quienes participan en una investigación internacional en la disciplina de Física de Partículas, para estudiar las propiedades fundamentales de los neutrinos, las partículas elementales subatómicas sin carga eléctrica.
Se trata del Experimento Subterráneo de Neutrinos (DUNE) que busca, principalmente, tres objetivos científicos: “descubrir si los neutrinos o partículas elementales subatómicas sin carga eléctrica, podrían ser la razón por la que el universo está hecho solo de materia; buscar fenómenos subatómicos que puedan ayudar a hacer realidad el sueño de Einstein de la unificación de fuerzas y observar los neutrinos que emergen de una estrella en explosión, tal vez presenciando el nacimiento de una estrella de neutrones o un agujero negro”, explica el doctor Héctor Méndez Mella, catedrático de Física, quien junto a sus estudiantes participa en varias fases de la investigación.
Según el físico, “contribuir a DUNE significa ser parte de un esfuerzo global para expandir nuestro conocimiento sobre la naturaleza fundamental del universo. Los resultados obtenidos pueden tener un impacto significativo en la física de partículas y, por ende, en nuestra comprensión más profunda de la realidad que nos rodea”.
Los de Mayagüez forman parte de un equipo de más de 1,400 científicos e ingenieros de todo el mundo, de 200 instituciones distribuidas en 36 países.
Qué son los neutrinos
“La abundancia de neutrinos en el universo da importancia a la necesidad de comprender plenamente su naturaleza para obtener una visión completa de nuestro cosmos”, abundó el profesor.
En la naturaleza, detalló, existen tres tipos de neutrinos distintos que oscilan y son extremamente esquivos para detectarlos, porque interactúan débilmente con la materia. “Debido a esto son complejos de estudiar a pesar de que son las segundas partículas más abundantes en el universo después de las partículas de la luz (fotones)”.
El científico asegura que “cerca de 100 trillones de neutrinos provenientes del sol atraviesan nuestro cuerpo cada segundo sin que lo notemos y otros 30 millones de neutrinos fósiles provenientes del Big Bang también nos atraviesan continuamente”.
Aclaró, que por cada electrón, protón y neutrón, el universo contiene miles de millones de otras partículas, como los neutrinos “que no interactúan con la radiación electromagnética (luz)”.
El trabajo de los del RUM
El ambicioso proyecto lo coordina el Laboratorio Nacional Fermilab del Departamento de Energía de los Estados Unidos, en colaboración con otras agencias que subvencionan el estudio.
“Participar en el experimento DUNE es crucial, pues además de comprender las propiedades de los neutrinos y avanzar en la física de partículas elementales, implica el desarrollo y la aplicación de tecnologías de vanguardia, desde detectores altamente sensibles hasta técnicas avanzadas de generación de haces de neutrinos. Estas innovaciones no solo benefician al experimento, sino que también pueden tener aplicaciones prácticas en otras áreas de la ciencia y la tecnología”, reitera el investigador.
Neutrinos hechos a mano
DUNE utilizará “un potente haz de neutrinos” generado en el Laboratorio Nacional Acelerador de Partículas Fermilab ubicado en Batavia, Illinois. Estos neutrinos “hand made” viajarán 800 millas a través de la tierra, sin una línea especial, “pues cruzan la materia con mínima interacción, hacia el Sanford Underground Research Facility en Dakota del Sur, donde se ubica el experimento DUNE”, detalla el maestro.
En ese lugar, a una profundidad de una milla, se encuentra el recién completado “hall experimental”, que tiene aproximadamente el tamaño de ocho campos de fútbol. DUNE instalará allí cuatro enormes detectores compuestos de argón líquido, “cada uno capaz de registrar las interacciones de neutrinos cuando estas ocurran”, acotó Méndez Mella.
Qué han hecho los científicos de Mayagüez
En la fase de preparación del experimento, Marvin Santos y Norman Martínez, dos estudiantes graduados, han completado sus maestrías en Física con proyectos relacionados con “la simulación del decaimiento del protón”. Actualmente ambos trabajan en sus programas doctorales; Santos en ingeniería eléctrica en el RUM y Martínez en física de neutrinos en Kansas University.
Daniel Gutiérrez, quien completó su bachillerato en física en el RUM y actualmente cursa su doctorado en Educación Científica en Física en el IUPI, también colabora en el experimento a través de los proyectos “de divulgación del experimento DUNE, mediante el programa nacional de QuarkNet”.
En esta plataforma, insistió, se desarrollan actividades destinadas a promover la física de neutrinos con los maestros de Física y Química de Puerto Rico “siendo nuestro centro el único en Puerto Rico y en el Caribe que participa en esta iniciativa”, agregó.
Méndez Mella recordó que el RUM forma parte de esta alianza científica desde su creación en el año 2015. La colaboración, dijo, “ha evaluado la tecnología con el detector ProtoDune en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra, que será utilizada en el primer detector de DUNE que comenzará su toma de datos en 2028”.
Por cierto, el doctor Méndez Mella colaboró en el trascendental proyecto del descubrimiento del bosón de Higgs en el año 2012, a través del experimento Compact Muon Solenoid (CMS), un enorme detector de partículas compuesto de varios subdetectores en el CERN.
“Con el interés en explorar áreas diversas de la física de partículas y contribuir a proyectos que aborden preguntas fundamentales en diferentes aspectos del universo, decidí trasladarme al experimento DUNE, uno de vanguardia en el campo de la física de neutrinos”, subrayó.