Experimento sin fronteras

La investigación tiene como propósito medir las propiedades de una partícula fundamental denominada neutrino. La Universidad del Magdalena está en proceso de construir un Centro de Control Remoto para todos los equipos del experimento NOvA.

Luís Gutiérrez Cantillo

El experimento NOvA de Fermilab se funda en determinar el papel que desempeñan las partículas fantasmales llamadas neutrinos en la evolución del universo. Con NOvA se busca comprender mejor estas extrañas partículas a través de mediciones de precisión en sus propiedades de oscilación.

El Centro de Control Remoto puede ser el único en Colombia y el segundo en Latinoamérica, pues el primero se encuentra en Brasil. Dicho experimento es financiado por el Departamento de Energía de Estados Unidos. Su presupuesto inicial era de 300 millones de dólares. El hecho de que nuestro país tenga un centro de control de este calibre demuestra que aquí se pueden hacer cosas que en otros países del primer mundo también se hacen. Por supuesto, ello es posible gracias a la colaboración con instituciones internacionales como California Institute of Technology, la Universidad de Harvard, entre otras, en la India, Rusia y República Checa.

NOvA es una colaboración internacional formada por cerca de 250 científicos e ingenieros de 50 instituciones ubicadas en 7 países. El pasado mes de febrero la Universidad del Magdalena fue aceptada como el miembro más reciente de esta colaboración. A través de un nuevo centro de control remoto de NOvA (ROC UniMagdalena), la Universidad del Magdalena podrá contribuir con el estudio de los neutrinos, la partícula conocida y menos estudiada.

Enrique Arrieta Díaz, doctor en física y líder del proyecto NOvA en Unimagdalena, comandará este centro de control en compañía de sus colegas. Frente a esto, argumentó, que “los científicos que hacen parte del experimento tendrán la responsabilidad de controlar el experimento; los equipos, los aceleradores y los detectores, puesto que estos no serán controlados por técnicos. Los científicos, los profesores y los estudiantes de maestría y doctorado tendrán la responsabilidad de controlar el sistema del laboratorio y del experimento NOvA. Ese centro de control que hemos llamado ROC Unimagdalena nos va a permitir supervisar el experimento a distancia cuando le toque a la Universidad del Magdalena responder abiertamente por este proyecto”.

UNIMAGDALENA Y NOVA

Enrique Arrieta Díaz, doctor en física y líder del proyecto NOvA en Unimagdalena.

El físico de partículas Enrique Arrieta Díaz, será el puente entre esta colaboración científica y la Universidad del Magdalena a través de los trabajos que anteriormente había desarrollado con el laboratorio Fermilab en Chicago. “Trabajé en el proyecto NOvA, desde 2009 hasta 2017, vinculado con la Universidad Estatal de Michigan, con la Universidad Metodista del Sur de Dallas y con el laboratorio Fermilab. Durante ese periodo de tiempo estuve vinculado con esas tres instituciones. En una visita que hice aquí a Santa Marta, tuve la oportunidad de conocer al rector Pablo Vera, y le comenté que me interesaría mucho traer la investigación de primera que se hacía en laboratorio Fermilab a la Universidad del Magdalena; él entonces mostró mucho interés y a finales del año pasado me dijo que viniera a ayudarlo a montar la investigación de física de partículas en la Universidad del Magdalena”, expresó.

En concordancia con lo anterior, también comentó que “entre el Rector, el vicerrector de Investigaciones, Ernesto Galvis, y yo, redactamos una carta institucional donde le pedíamos a los colaboradores del experimento NOvA que nos aceptaran como miembros de colaboración. Ellos recibieron nuestra carta y nos citaron a una reunión presencial en Fermilab en Chicago. Fui y presenté el proyecto de investigación que queríamos desarrollar en nombre de la Universidad del Magdalena, dieron como viable el experimento y aceptaron a nuestro grupo de investigación de física de partículas”.

La Universidad del Magdalena fue admitida en NOvA, luego de hacer la solicitud de participación en el experimento. La participación en NOvA permitirá, a nivel local, tener diferentes oportunidades (turnos) de controlar todos los sistemas del experimento de manera remota. La Universidad del Magdalena construirá el primer Centro de Control Remoto en Colombia, el ROC UniMagdalena, del experimento NOvA, y de cualquier otro experimento de partículas de estas proporciones. Cada turno que se toma en el ROC UniMagdalena tendrá una duración de cuatro días, ocho horas por día. Con NOvA se abrirá la posibilidad de que estudiantes de pregrado, maestría y doctorado puedan tener acceso al experimento e interactuar con científicos de prestigiosas universidades como Harvard y CalTech, entre otras instituciones de nivel mundial”.

Según un boletín de prensa emitido por la Universidad del Magdalena en nombre del físico de partículas, Enrique Arrieta Díaz, este señaló, “el impacto NOvA en la Universidad del Magdalena será de grandes proporciones. A través de NOvA conoceremos las propiedades de los neutrinos y confirmar si al principio del tiempo se creó más materia que antimateria. Esto es de gran importancia, porque sabremos de dónde venimos, por qué todo lo que vemos, existe. La comunidad de Unimagdalena, a través de NOvA tiene la posibilidad de hacer investigación de nivel mundial”.

En Colombia no se podría hacer un experimento de este tipo. Por esta razón es fundamental la colaboración internacional. Como miembro de NOvA, Unimagdalena quedará en los libros de historia como parte de una colaboración que ayudó a responder las preguntas fundamentales que se ha hecho la humanidad. Las publicaciones de NOvA servirán para mejorar los índices institucionales de Unimagdalena, puesto que estas son de alto impacto internacional, y con citaciones en las revistas más importantes del mundo de la física de partículas”.

LOS NEUTRINOS

Los neutrinos son partículas elementales que forman todo lo que rodea al universo, son consideradas los bloques de construcción más pequeños del universo. Todos los átomos que se conocen están formados por algunas de estas partículas: electrones y quarks; y estas, junto con la luz y los neutrinos, componen toda la materia conocida del universo.

Frente a esto, Enrique Arrieta Díaz agregó, que “al principio del tiempo, toda la antimateria se estrelló con alguna materia y se aniquiló hasta dejar un montón de luz que hoy se conoce como la radiación cósmica de fondo. El estudio de los neutrinos se hace superlativamente importante porque entendiendo el comportamiento de estos, vamos a saber cómo empezó el universo”.

Antes del Big Bang, momento en que se creó el universo, no existía nada, no había carga eléctrica. Después del Big Bang no tenía por qué haber carga eléctrica tampoco; pero como sí se crearon unas partículas con carga positiva y otras con carga negativa, de materia y de antimateria, tuvo que haberse creado una misma cantidad de positivo y negativo para que todo fuera neutro, como al principio. Enrique Arrieta Díaz enfatizó, “la propia existencia de todo lo que vemos se da porque durante el Big Bang se creó un poco más de materia que de antimateria, pero no sabemos por qué se dio esto de esa forma. Por tanto, al estudiar los neutrinos, podríamos saberlo, porque unas teorías predicen que los neutrinos se compactan de una manera que hizo que al principio del tiempo se creara una cantidad materia ligeramente superior a su contraparte de antimateria. Cuando la materia se encuentra con la antimateria estas se aniquilan, dejando solo una huella de luz. Si al principio del tiempo se hubieran creado cantidades iguales de materia y antimateria, estas se hubieran aniquilado entre sí, y hoy el universo sería un amplio océano de luz y nada más”.

Por otro lado, estableció también, una diferencia esencial entre las condiciones de una partícula fundamental y una partícula subatómica, “los neutrinos no tienen carga eléctrica. A diferencia de él, un electrón, tan solo por tener carga eléctrica, se puede atraer a un protón en un átomo, es decir, pueden formar una estructura. Los electrones también por tener carga eléctrica se pueden contener por medio de un campo magnético. El hecho de que los neutrinos no tengan carga eléctrica quiere decir que hoy no podemos contenerlos de ninguna forma, no se puede formar un planeta de neutrinos, una silla de neutrinos; estos viajan en línea recta a través del universo y casi nunca son afectados. Por ejemplo, en el sol, por cada rayo de luz, se crea un neutrino y dichos neutrinos que se crean en el sol sumados con aquellos que lo hacen en otras estrellas, llegan aquí a la tierra, de modo que cada ser humano recibe cien billones de neutrinos por segundos que pasan dentro de su cuerpo y, precisamente, de toda esa cantidad solo uno o dos van a ‘hacer algo’ en el cuerpo de una persona”, determinó.

Es ahí cuando surge la pregunta: ¿qué efecto tiene el neutrino en el cuerpo de una persona? Para efectos prácticos, nada, pero esa dificultad de estudiarlos implica que los detectores y los experimentos que estudian a los neutrinos tienen que ser supremamente complejos en tecnología y tienen que ser muy grandes para estudiar las propiedades que busca el experimento NOvA.

Por cada segundo pasan alrededor de 100 billones de neutrinos por el cuerpo de cada persona, y solo 2 de estos van a interactuar con los átomos de las células humanas en toda la vida de ella. Estos neutrinos vienen mayoritariamente del espacio exterior, y unos dos tercios de ellos provienen del Sol. Los neutrinos, sin carga eléctrica y con una masa un millón de veces más pequeña que la del electrón, se crean durante las reacciones que ocurren en el interior de las estrellas, o en varios decaimientos radioactivos de los que ocurren en la Tierra. Artificialmente, los neutrinos se producen en grandes cantidades, por medio de aceleradores de partículas. El rayo de neutrinos más potente del mundo, el rayo NuMI, lo tiene el laboratorio Fermilab.

TECNOLOGÍA, CIENCIA Y SOCIEDAD

Por cada obstáculo vencido, suele aparecer uno nuevo, tal es el caso del experimento NOvA, el cual se ha propuesto diversos objetivos para un único fin, sin embargo, a medida que los registros de esta prosperan, nuevos obstáculos tienden a surgir. “La parte tecnológica tuvo su importancia hace unos 10 o 15 años. Los detectores de NOvA, en su momento, eran de última generación, no existían hasta que una compañía japonesa recibió la tarea y los fabricó. Tienen una altísima eficiencia para su clase, eso quiere decir que leen mucha más energía de lo que leería un detector convencional, pero una vez vencida la barrera tecnológica, apareció otra, en la cual está implicada la ciencia. En el mundo hay muchos experimentos, sobre todo en Europa y en EE. UU., que estudian otras propiedades de los neutrinos, pero las oscilaciones de neutrinos, que es lo que estudiamos en NOvA, se estudian en muy poquitos lugares, siendo NOvA el más importante a nivel mundial”, aclaró Enrique Arrieta Díaz.

Es importante resaltar el impacto que esta labor investigativa tiene a nivel sociocultural, el hecho de responder a uno de los más grandes interrogantes del universo representa un salto en la dinámica científica, tecnológica y social. Con respecto a ello, Enrique Arrieta Díaz destacó, “la sociedad, desde que es sociedad, se ha hecho la misma pregunta, ¿de dónde venimos? Y por muchos milenios la misma sociedad le ha atribuido esa respuesta a la religión. Hoy, la tecnología y el avance científico permiten dar una respuesta diferente a la religiosa a esta pregunta. Los neutrinos, sí cumplen con las características particulares que estudiamos, serían los responsables de que el universo se vea. La razón por la que los humanos estamos aquí en la tierra podría estar dada por la propiedad de los neutrinos que investiga la Universidad del Magdalena a través del experimento NOvA”.