Cinvestav actualiza su propuesta tecnológica en el Gran Colisionador de Hadrones

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) es el acelerador de partículas más grande, fue construido (1998-2008) por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) con la participación de 10 mil científicos, su anillo de imanes superconductores de 27 kilómetros se ubica 175 metros bajo tierra, donde se hacen colisionar protones o iones de plomo a velocidades cercanas a la luz.

La operación del LHC ha permitido confirmar la existencia del Bosón de Higgs y comprobar que el origen del universo presentaba un plasma de quarks y gluones de naturaleza líquida, entre otros logros científicos. En este laboratorio, un grupo de investigadores del Departamento de Fisca del Cinvestav colabora desde 1994 en ALICE y en CMS a partir de 2006, con el diseño y construcción de detectores de alta tecnología que registran las colisiones, así como el análisis de datos.

Con el objetivo de dar continuidad a esta colaboración científica, el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), mediante el proyecto “Participación de México en la frontera de la física de altas energías en el CERN”, otorgó un apoyo financiero de 3.8 millones de pesos destinados a la actualización de los detectores propuestos por este Centro en el LHC.

El grupo de CMS recibirá 2.2 millones con el compromiso a actualizar una parte del detector llamado RPC’s (Resistive Plate Chambers), el cual consiste en cámaras para detectar muones dentro del experimento, que implica la construcción y mejora de una parte importante en el conjunto global de detector de muones y se realiza en conjunto con la Universidad Iberoamericana (UI) campus Ciudad de México y la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, explicó Ricardo López Fernández, investigador del Cinvestav que participa en CMS desde 2009.

El Centro se encuentra trabajando en la actualización de una sección del detector de muones, donde se miden con mucha precisión esas partículas que provienen de la colisión de los protones; es un subdetector del sistema de muones llamado RPC´s integrado por cámaras de gas.

El diseño general y la tecnología para estos nuevos sectores es muy parecido al ya instalado; las mejoras, que se armarán en México, son estructuras modulares para hacer pruebas de funcionamiento del detector; las RPC’s requieren de tres sistemas básicos para su operación: sistema de gases, alto voltaje y sistema de lectura.

Durante el actual paro técnico del LHC, se planea la incorporación de una parte de los detectores, porque en su nueva fase de operación tendrá mayor luminosidad. En 2021 se construirán los prototipos finales y su producción, hecha en México, empezará en el verano de 2022 para ser instalados en el paro técnico de 2023.

La importancia de esta colaboración es poder desarrollar temas de frontera porque ofrece la posibilidad de tener una formación tecnológica de punta con infraestructura diferente para permitir a estudiantes e investigadores demostrar su capacidad para diseñar o construir herramientas tecnológicas que compiten con laboratorios más avanzados, consideró López Fernández.

Además, la tecnología que producen estos proyectos se puede aplicar para resolver problemas nacionales, por ejemplo, las cámaras en desarrollo ya se han usado para hacer las llamadas “tomografía de volcanes”, que por medio de los muones que atraviesan las montañas y son detectados con RPC’s, se puede determinar su estructura, explorar el interior y observar indicaciones de mayor actividad, con el objetivo de advertir algún riesgo.

En el caso de la colaboración del Cinvestav en ALICE, liderada por Gerardo Herrera Corral, recibirá un financiamiento de 1.6 millones de pesos, para ser aplicados al proyecto de diseño, construcción, instalación y operación del nuevo detector FDD (Forward Diffractive Detector), que es más eficiente y tiene una resolución temporal mayor a su versión anterior AD, que funcionó exitosamente entre 2015 y 2018.

Esta colaboración ha permitido graduar una docena de doctores y otro tanto de maestros en ciencias; se han publicado artículos de investigación de gran impacto en la revista Nature, y muchos más en publicaciones de corriente principal. Además, se ha logrado entrenar a recursos humanos en el área de física de aceleradores, de hecho, el primer doctor en el país en ese campo de conocimiento se graduó en Cinvestav.

Con la colaboración del Cinvestav en el CERN “varios de los artículos de mayor impacto han sido portada en revistas y se han escrito con datos que el detector mexicano en ALICE ha seleccionado; también, se ha logrado dar visibilidad al Centro entre el público en general y se ha proporcionado a la institución una posición de liderazgo nacional”, aseguró Gerardo Herrera.