Científicos chilenos de la Universidad Técnica Federico Santa María (UTFSM) y el Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal) participarán de un importante proyecto cuántico del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) en Ginebra, Suiza. Se trata del Solenoide Compacto de Muones (CMS, por su sigla en inglés), que corresponde a uno de los cuatro experimentos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

El CMS, explican desde la UTFSM, es un detector de partículas fundamentales, que recibe su nombre del artefacto que contiene y que produce su intenso campo magnético –el más potente construido hasta hoy–. Diseñado para detectar, especialmente, muones con alta precisión, dentro de sus objetivos se encuentran el estudio del origen de la masa de las partículas y la exploración de física más allá del Modelo Estándar, buscando respuestas a preguntas sobre la composición de la materia y la comprensión del universo.

De hecho, fue gracias a CMS y a ATLAS (otro experimento multipropósito del LHC), que, en julio de 2012, se logró observar por primera vez el bosón de Higgs.

Desarrollo de tecnología nacional

Hasta ahora, Chile ha cumplido un rol relevante en investigación y desarrollo para el LHC, específicamente para el experimento ATLAS, para el cual el CCTVal, la USM y la PUC, fabricaron 33 módulos detectores de muones sTGC, cumpliendo así el acuerdo entre el Estado de Chile y el CERN en el marco de las últimas renovaciones y mejoras de sus instalaciones.

Fue el resultado exitoso de este proyecto –que tuvo una duración de 8 años– el que permitió la integración de la USM y el CCTVal como miembros de CMS, sumado a las gestiones realizadas por el Dr. William Brooks, investigador del CCTVal, académico del departamento de física de la casa de estudios y ahora líder de la nueva colaboración con CERN.

Para el científico, que encabezará el grupo nacional de especialistas que trabajarán en la colaboración, esta incorporación representa un gran logro, no solo porque se trata de un experimento de nivel mundial –actualmente son 251 instituciones, 59 países participantes y más de 5 mil personas–, sino sobre todo porque Chile cuenta con las capacidades suficientes para generar tecnología de vanguardia en el marco de la alianza.

“Hay algo que me gustaría hacer y que, en inglés, llamamos un stretch goal. Esto es, una meta que exige un esfuerzo mayor, con dificultad y alto riesgo. Se trata de fabricar en Chile, en el CCTVal, detectores para CMS, una tecnología altamente precisa y cara, con un costo cercano a medio millón de dólares por cada dispositivo. Mi deseo es construir cerca del 10% de los detectores de este experimento con jóvenes científicos e ingenieros chilenos”, señaló Brooks.

El desafío mayor, según comenta el experto, está en alcanzar la precisión de la tecnología utilizada por CMS: cada uno de los dispositivos que componen los detectores deben ser instalados sin usar directamente las manos, por lo que se requieren equipos similares a pequeñas grúas, cada una con un valor aproximado de 250 millones de pesos. A ello deben sumarse los recursos necesarios para capacitar a científicos en su uso.

Aun así, el investigador se mantiene con esperanza: “Ya construimos detectores sTGC para CERN, que en este momento están funcionando. La diferencia está en la tecnología, que es más compleja, pero aun así podemos hacerlo”, comenta.

La colaboración con CMS implicará, además, un incremento en la producción científica del país, sumando cerca de 100 artículos de investigación al año en revistas indexadas. Sin embargo, aunque esto es algo positivo, el académico señala que no es la meta: “Esto es bueno, pero es nuestro mínimo. Debemos apuntar al desarrollo de tecnología de nivel mundial, porque en Chile somos capaces de desarrollarla”, indica.

Conexión con Fermilab, de los EEUU

Otra de las ventajas –la más notable, según el Dr. Brooks– es la nueva colaboración con CMS, que posee es su integración el trabajo con el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), ubicado en Illinois, Estados Unidos, y perteneciente al Departamento de Energía de ese país. A su juicio, esto significa conectar la ciencia nacional “al laboratorio más avanzado en física de partículas en ese país y el segundo más importante del mundo después de CERN”.

Fermilab, fundado en 1967, realiza experimentos en aceleradores de partículas altamente avanzados para responder preguntas fundamentales respecto al universo y los componentes elementales de la materia, colaborando en la actualidad con más de 50 países. Y tal como señala el Dr. Brooks, se ha perfilado como la principal institución en este campo en los Estados Unidos y una de las más relevantes a nivel global.

“No se trata de competidores sino de colaboradores, porque sus trabajos están muy integrados. Para dimensionar cuánto, puedes acceder y ejecutar datos de CMS desde Fermilab. Es decir, desde una sala de control en Chicago puedes cambiar cosas en Europa”, indica el investigador.

A ello, agrega que el mayor beneficio es la “conexión cercana con este laboratorio junto a toda la ingeniería, los datos y la tecnología de CMS. Es como dos por el precio de uno, y tener un acceso como ese es increíble. Es un beneficio para nuestros investigadores, ingenieros, estudiantes, futuros postdoctorados, etc.”.

Próximos pasos

La colaboración con CMS inició oficialmente con la incorporación del Dr. Brooks, quien ya cuenta con acceso a datos de los experimentos y pruebas. Sin embargo, el trabajo efectivo requerirá más tiempo, según comenta, pues se necesita un involucramiento mayor en las diferentes etapas investigativas.

Para ello, contará con la colaboración de otro chileno y ex alumno de la USM, el Dr. Cristián Peña, quien es miembro de CMS hace más de diez años y que, actualmente, se desempeña como investigador de Fermilab y del CCTVal.

De igual manera, se trabajará con un grupo altamente calificado de físicos e ingenieros del CCTVal compuesto por René Ríos, Esteban Molina, Claudio San Martín y Valentina Vega.

Junto con ello, el Dr. Brooks comenta que ha postulado a fondos adicionales para implementar la colaboración, lo que permitiría capacitar gente en Estados Unidos y adquirir el equipamiento necesario para alcanzar la meta principal: seguir desarrollando en Chile tecnología de primer nivel para los experimentos más grandes del mundo.