Detector de partículas para colisionador de hadrones

El instrumento llamado V0+ será parte del experimento ALICE del LHC, ubicado en el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares

El V0+ fue diseñado y construido en el Instituto de Física y se enviará al CERN en los próximos días

Considerado el experimento más grande del mundo, el LHC busca reproducir en laboratorio las condiciones iniciales que dieron origen al Universo

Un equipo de investigadores y estudiantes del Instituto de Física (IF) de la UNAM desarrollaron un detector de partículas para ser instalado en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), considerado el experimento más grande del mundo que busca reproducir en laboratorio las condiciones que dieron origen al Universo.

El instrumento universitario, llamado V0+, se instalará en el experimento ALICE (A Large Ion Collider Experiment), uno de los cuatro grandes proyectos del LHC. El equipo se enviará al Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) en los próximos días, comentaron en conferencia de medios Arturo Menchaca Rocha y Varlen Grabsky, investigadores del IF y colaboradores del proyecto.

El LHC está ubicado en la sede del CERN, en la frontera entre Suiza y Francia. Es un acelerador y colisionador de partículas que estudia la materia en condiciones extremas de alta temperatura y densidad, por medio de colisiones de iones pesados.

En el auditorio Alejandra Jáidar del IF, Menchaca detalló que el proyecto ALICE es uno de los cuatro grandes experimentos del LHC y su propósito es estudiar el plasma de quarks y gluones, un estado de la materia que, según la física teórica, existió en los primeros instantes después del Big Bang y que se conoce como “sopa primigenia”.

En aquel momento inicial, el Universo estaba tan caliente que no se podían formar los núcleos atómicos ni sus componentes básicos, los protones y los neutrones; lo que existía era este plasma o “sopa primigenia”, mezcla de quarks y gluones libres.

A medida que el Universo se enfrió, los quarks y gluones comenzaron a interactuar entre sí, hasta que se juntaron para constituir protones y neutrones, y formar los núcleos de los átomos que constituyen la materia como la conocemos hoy.

En ALICE ya han logrado formar plasma de quarks y gluones a partir de choques entre iones pesados: partículas muy grandes con carga eléctrica. El LHC acelera estas partículas y las hace chocar casi a la velocidad de la luz dentro de ALICE para simular las condiciones posteriores al Big Bang. Esas colisiones han permitido comprender mejor el funcionamiento del Universo en etapas muy tempranas de evolución.

Menchaca explicó que ALICE es un gran sistema de detección, hecho de 18 o 19 detectores. “Uno de ellos, que se llama Gatillo o Trigger, fue construido inicialmente en el Instituto de Física, en 2005, y funcionó durante las dos primeras corridas del LHC”.

Ahora, el LHC está por iniciar la tercera corrida, en la cual cambian las condiciones y son más restrictivas. “Fuimos invitados a participar en la actualización de nuestro detector original (V0A) con este nuevo detector V0+, con el que seguimos trabajando en el CERN”.

En su oportunidad, Grabsky explicó que el nuevo detector desarrollado por el IF es un disco plástico centellado de 1.5 metros de diámetro, que emplea 50 mil fibras ópticas, con las cuales se permitirá determinar con altísima precisión temporal (a una escala de 200 picosegundos) el número y distribución espacial de las partículas resultantes de las colisiones que ocurran en el centro de ALICE.

Con esta información será posible identificar en tiempo real si se trató de una colisión central o periférica, permitiendo así a los investigadores de ALICE seleccionar entre este tipo de interacciones.

El V0+ tiene dos propósitos: definir la colisión cuando chocan dos partículas y saber qué distancia existe entre los centros de éstas, para así determinar qué tan central es el choque y reducir la radiación de fondo, partículas que salen del punto de choque, concluyó.