Hasta el día de hoy el origen del Universo resulta un enigma, ¿cómo surgió el espacio, el tiempo y la materia? Para entender los primeros instantes después de la gran explosión (Big Bang), estudiantes de la UNAM construyen dispositivos que, como si fueran ventanas al pasado, nos permitirán vislumbrar breves instantes de lo que creemos que fue el origen del Cosmos.
Se trata de detectores de partículas diseñados por jóvenes estudiantes de física e ingeniería, asesorados por Antonio Ortiz Velásquez, investigador del Departamento de Física de Altas Energías, perteneciente al Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM.
¿Qué esperan observar? Los científicos teorizan que unas millonésimas de segundo después del Big Bang se formó la llamada sopa de quarks y gluones, una mezcla de partículas pequeñísimas fundamentales que aportaron los ingredientes primordiales para que se formara toda la materia de la que estamos hechos y la que nos rodea.
A medida que el Universo se enfrió, los quarks y los gluones se unieron para formar los protones y neutrones (un tipo de hadrones que son partículas subatómicas) que luego conformaron los átomos y finalmente la materia como hoy la conocemos. Lo que los científicos buscan definir son las cualidades de esta “sopa primordial”.
En los grandes aceleradores de partículas se logra producir la sopa de quarks y gluones, por medio de colisiones de núcleos de átomos pesados como el plomo. Para entender su evolución, los físicos miden tasas de producción de hadrones. Esto requiere del desarrollo de tecnologías que permitan determinar las masas de las partículas que emergen de las colisiones, lo que es fundamental para saber su identidad.
De acuerdo con Ortiz Velásquez, el aparato desarrollado en México permite realizar un conteo de partículas con una eficiencia arriba del 95 por ciento, además de medir el tiempo con precisión de una billonésima parte de un segundo, lo que es comparable con el desempeño de los mejores detectores de generaciones anteriores con la gran ventaja de que su producción es mucho menos costosa, pues involucra materiales tan comunes como el vidrio y tiras de cobre.
Además de ser una herramienta útil para el estudio del pasado del Universo y para la comprensión de las partículas elementales y la física de altas energías; esta tecnología tiene aplicaciones potenciales en diagnósticos médicos, pues dada su alta precisión para medir tiempo y posición, puede utilizarse para desarrollar tomógrafos por emisión de positrones. Se trata de una técnica no invasiva de diagnóstico e investigación capaz de medir la actividad metabólica del cuerpo humano.
El objetivo del proyecto es introducir la tecnología a México mediante la construcción de una estación detectora que permita estudiar partículas de origen cósmico.
Hoy, el equipo universitario desarrolla la etapa inicial del proyecto y ya se han construido los primeros prototipos de cámaras llamadas Multi-gap Resistive Plate Chambers (mRPC) en la UNAM, las cuales fueron exitosamente probadas en el Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) a finales del año pasado.
Los universitarios están orgullosos de este desarrollo porque, aunque ya existe en Europa y Estados Unidos, en México son los primeros en introducirlos. Esto les llevó a albergar la escuela internacional mRPC 2018, donde jóvenes de México y otros países aprendieron en la UNAM sobre construcción y operación de estos detectores.
Los jóvenes pioneros explicaron en entrevista para UNAM Global que comenzaron el proyecto desde que estudiaban en la Escuela Nacional Preparatoria plantel 5, José Vasconcelos cuando se vieron seducidos por la física y concursaron con su proyecto. Más tarde, a nivel superior siguieron con su investigación y se les unieron algunos compañeros quienes realizan su maestría.
Así, el equipo está compuesto por Arlette Melo, Nelly Solano, Roberto Monárrez, Luis Díaz, Brandon Patiño y Vladimir Ruíz, todos de la carrera de física, así como Viridiana González y Enrique Sánchez, de la Facultad de Ingeniería.
Su amistad que se ha reforzado con la investigación y su amor por la ciencia los ha mantenido más unidos. “Nos encanta conocer la física de partículas para entender mejor al Universo”.