El Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) encabeza un grupo científico que participa en el megaexperimento MPD (Multipurpose Detector), cuyo propósito es estudiar las propiedades de la materia nuclear en condiciones extremas.
Alejandro Ayala Mercado, investigador del Departamento de Física de Altas Energías del ICN, dirige la colaboración mexicana, denominada MexNICA, integrada por seis instituciones de educación superior. El MPD, del NICA (Nuclotron based Ion Collider facility), se construye en el Laboratorio JINR (Joint Institute for Nuclear Research), en Dubna, Rusia, y se iniciará en 2021.
Gracias a su participación desde etapas tempranas del proyecto, MexNICA se ha posicionado, y muestra de ello es que el comité internacional de la colaboración eligió al universitario como uno de los seis integrantes del consejo ejecutivo.
NICA es un colisionador de núcleos de átomos pesados, diseñado para acelerarlos a velocidades cercanas a la de la luz y luego hacerlos chocar entre sí. Este tipo de colisiones son la mejor manera que tienen los físicos de partículas elementales para estudiar las propiedades de los constituyentes fundamentales de la materia.
Ayala Mercado dijo que uno de los principales objetivos es analizar las propiedades de la materia nuclear cuando hay un desbalance entre la cantidad de materia y antimateria. Para eso, los mexicanos desarrollan un detector sensible al paso de las partículas producidas durante las violentas colisiones de los núcleos pesados y con una respuesta de casi unas decenas de picosegundos (un picosegundo es una billonésima de segundo).
«Un ejemplo más cercano a nuestra experiencia cotidiana del tipo de estudios a realizar es el comportamiento de alguna sustancia, como el agua, cuando ésta se sujeta a distintas presiones y temperaturas”, apuntó.
“Cuando la temperatura es muy baja y la presión alta, el agua se presenta en su fase sólida, es decir, hielo, y si la primera nuclear internacional es alta y la presión baja, tenemos vapor; en condiciones ‘normales’ de presión y temperatura el agua se presenta en su fase líquida. En nuestro caso la sustancia a examinar es la materia nuclear, y queremos averiguar cuáles son las distintas fases que presenta cuando variamos la temperatura y la densidad.”
Este tipo de experimentos son de nueva generación; los que se realizan en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), por ejemplo, son capaces de acelerar núcleos pesados a energías tan grandes que no permiten explorar todo el diagrama de fase. “Pretendemos investigar un rango mayor de posibles valores de la densidad y la temperatura, y eso sólo se logrará con el acelerador que se construye en el JINR”, reiteró.
Contribución mexicana
La contribución del grupo mexicano será trascendental, pues este proyecto tiene un alto potencial para realizar descubrimientos en la frontera del conocimiento. Ayudaría a comprender, por ejemplo, qué pasó en el universo temprano, pues mucho de lo que ahora observamos sigue siendo un misterio.
En el terreno de la tecnología, además de crear un detector que no había, podrían elaborarse nuevas herramientas para diversos campos de la ciencia, que se traducirán en beneficios para la sociedad. También, esta colaboración hará factible la formación de profesionales de excelencia en física y diversas ingenierías.
“Los resultados podrían generar aplicaciones tecnológicas en áreas inimaginables en este momento, pero que con seguridad surgirán”, subrayó Ayala Mercado.
El equipo mexicano propuso el diseño de uno de los detectores y su construcción, desde la formación misma de la colaboración internacional. “Hemos tenido presencia en todas las etapas previas del experimento, que arrancará en 2021 y tendrá una duración aproximada en su primera etapa de 10 años. Dependiendo de los resultados, podríamos considerar mantener la colaboración de nuestro grupo en posteriores etapas”.
En MexNICA participan, junto con el ICN, expertos de las universidades de Colima, de Sonora, Autónoma de Sinaloa, Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP) y del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional.
Además de México, intervienen científicos de China, Rusia, Alemania, Polonia, Hungría, Albania, Bielorrusia, Bulgaria, Francia y Estados Unidos, entre otros.
Mario Rodríguez Cahuantzi, académico de la BUAP, indicó que el grupo mexicano se encarga del diseño y construcción de detectores especializados. Su propuesta deriva de una sinergia entre científicos teóricos y experimentales, que hasta hace unos 20 años trabajaban por separado.
Su participación, concluyó, radica en la madurez que han demostrado para colaborar en grandes laboratorios internacionales y haber llegado con una propuesta sólida.
