Cinvestav colabora con Instituto de Investigación Nuclear-JINR de Rusia

Cinvestav, a través de su Departamento de Física, y el Instituto de Investigación Nuclear (Joint Institute for Nuclear Research, JINR por sus siglas en inglés), de la Federación Rusa, firmaron un memorándum de entendimiento que permite a los investigadores de ambas naciones promover la cooperación científica y el desarrollo tecnológico, fortalecer los vínculos de sus comunidades y emprender iniciativas de colaboración.

“Desde hace casi tres años empezamos conversaciones con el grupo de investigación del JINR con el propósito de iniciar una colaboración científica en el acelerador Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA), que se encuentra en construcción en la ciudad de Dubna”, explicó Luis Manuel Montaño Zetina, investigador del Departamento de Física y promotor institucional de este acuerdo.

El laboratorio del JINR se integra por un complejo de aceleradores de partículas (protones y núcleos) donde actualmente se construye el acelerador NICA que tendrá dos experimentos principales: un detector multipropósito (MPD Multi Purpose Detector) y un detector con propósito de estudiar la física de spin (SPD Spin Physics Detector).

Un atractivo de colaborar en NICA es que el proyecto se encuentra en su etapa inicial y el grupo mexicano, donde participa Cinvestav, tiene el compromiso de crear un detector de disparo inmediato (trigger) para activar otros subsistemas, con la tecnología más avanzada, para ayudar a identificar lo sucedido en los choques de haces de partículas; se va a ubicar muy cerca del punto de interacción, en un radio de 25 centímetros y su respuesta debe ser muy rápida, de menos de 30 pico segundos (un pico segundo es la billonésima parte de un segundo). 

“Esta es otra opción de formación para los investigadores y estudiantes mexicanos, no todo está hecho por otros aceleradores (CERN, Fermilab o DESY), en el JINR con su proyecto NICA, hay muchas cosas por descubrir”, aseguró Montaño Zetina.

En este proyecto, los físicos mexicanos, teóricos y experimentales, participarán de manera particular en el experimento MPD, que estudiará la materia constituida en una región donde se encuentra los quarks y gluones libres, (no como lo hace el CERN), con la intención de analizar la transición entre materia constituida y la materia llamada decofinanda o separada.

Para obtener, por unos momentos, quarks y gluones libres se emplean grandes energías capaces de destruir el núcleo atómico; son concentraciones suficientemente energéticas capaces de destruir los mismos protones y neutrones. Lo mismo sucede con la presión, es tanta que las partículas se atraen y se encuentran tan juntas que la concentración destruye o implosiona los núcleos y en ese estado se liberan los quarks y gluones.

Las estrellas tienen densidades muy grandes pero energía muy pequeña, y el Gran Colisionador de Hadrones tiene energía muy extrema, sin embargo su densidad es prácticamente nula, por lo tanto, a la mitad de esos extremos se encuentra NICA, que trabajará con energías y densidades no tan grandes, así podrá observar las etapas donde se pasa de la materia constituida a deconfinada o separada; comprobará si hay alguna frontera, cómo es esa frontera o qué sucede en ese paso.

“Es muy similar a las fases del agua, cuál es la frontera, qué temperaturas, presiones existen para pasar de líquido al vapor; debe haber un momento en que se cruza; a veces no hay tal frontera porque hay una cosa llamada plasma, donde el fluido se confunde entre líquido y gas, pero también hay un punto triple donde convive el estado sólido, líquido y gaseoso en ciertos parámetros de temperatura y presión”, aseguró Luis Manuel Montaño.

NICA trata de conocer mejor la fuerza fuerte, parte del modelo estándar, la cual mantiene unidos los protones y neutrones en el núcleo atómico y asimismo integrados estos mismos protones y neutrones, pero en la transición de fase (cambio de la materia constituida a la materia deconfinada); dilucidar esto es una buena oportunidad para conocer mejor la teoría de la Cromodinámica Cuántica del modelo estándar y se va a estudiar en una zona energética que en experimentos como los CERN no se hace.

En esa colaboración, los científicos mexicanos también realizarán estudios teóricos, en fenomenología y análisis de datos, cuando arranque el proyecto, por lo tanto, es una oportunidad de participar no sólo para físicos o estudiantes interesados en la tecnología de los aceleradores, también tendrán posibilidad de contribuir al experimento, desarrolladores de software, analistas, programadores, técnicos y personas especializadas, de todas las instituciones que signan el memorándum.

NICA tiene proyectado emprender sus primeras colisiones a principios de 2023 y se espera que el acelerador pueda estar terminado en menos de 2 años, con los detectores MPD y SPD probados con colisiones. En estos momentos el grupo de investigación mexicano se encuentra diseñando y creando los prototipos para hacer las mediciones, así como verificar su capacidad de contribuir en un sistema de detección, con lo cual pueda ser aprobados por la colaboración.

En la firma de este memorándum de entendimiento también participan investigadores de las universidades Nacional Autónoma de México, Autónoma de Sinaloa, Benemérita de Puebla y Colima.