Ciudad de México.- Un equipo de investigadores mexicanos, encabezado por el físico Antonio Ortiz Velásquez, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, fue designado para liderar el diseño y la construcción de un detector de partículas destinado al experimento ALICE 3, uno de los grandes detectores del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas, ubicado en la frontera entre Francia y Suiza. Se trata de la primera vez que un científico mexicano encabeza el desarrollo de un subsistema dentro del núcleo científico de ALICE 3, un hito para la participación de México en la física de partículas a nivel internacional.
El dispositivo, bautizado como MID por sus siglas en inglés (Muon Identifier Detector, o Identificador de Muones), tiene como función detectar e identificar con alta precisión los muones, un tipo de partícula elemental clave para estudiar los procesos que ocurren durante las colisiones de iones pesados en el LHC. Después de cuatro años de desarrollo, el equipo mexicano diseñó una solución tecnológica basada en barras centelladoras, fibras ópticas y fotomultiplicadores de silicio, combinada con algoritmos de aprendizaje automático, que —según sus creadores— resulta más eficiente, estable y económica que otras tecnologías alternativas consideradas para la misma tarea.
Por qué importan los muones
«Los muones son una de las herramientas más valiosas para estudiar la materia en condiciones extremas, porque dependiendo de su energía pueden atravesar diferentes volúmenes del experimento», explicó Ortiz Velásquez, en referencia a la capacidad de estas partículas para aportar información sobre los fenómenos físicos que las originaron. El detector MID permitirá a los investigadores estudiar el plasma de quarks y gluones —un estado de la materia que se cree existió en los primeros instantes del universo, a temperaturas superiores a los 3.5 billones de grados Celsius—, así como investigar hadrones exotéticos considerados candidatos a ser tetraquarks, pentaquarks o moléculas hadrónicas, partículas cuya naturaleza exacta sigue sin esclarecerse del todo por la física contemporánea.
Qué es ALICE 3 y por qué es relevante esta actualización
ALICE (A Large Ion Collider Experiment) es uno de los grandes detectores del LHC, dedicado específicamente al estudio de colisiones de iones pesados para recrear, en condiciones controladas, el estado de la materia que existió fracciones de segundo después del Big Bang. ALICE 3 representa la tercera gran etapa de actualización de ese experimento, y busca mejorar tanto la tasa de colisiones que puede procesar como la precisión de sus mediciones. De acuerdo con el propio Ortiz Velásquez, «cada etapa de actualización implica hacer mejoras al equipo» para mantener al experimento en la frontera de lo que la tecnología permite estudiar. Se espera que ALICE 3 comience operaciones después de 2030, aunque la construcción del detector MID en particular está programada para iniciar en 2028, con un arranque operativo estimado para 2036.
Esta no es la primera contribución mexicana al experimento ALICE: equipos de la UNAM habían desarrollado previamente el sistema V0, un mecanismo disparador (trigger) que determina en qué momento capturar los datos relevantes de una colisión. El detector MID, sin embargo, representa un salto cualitativo, ya que coloca por primera vez a un investigador mexicano al frente del diseño de un subsistema completo dentro del núcleo científico del experimento, en lugar de participar como colaborador de un desarrollo liderado por otro país.
Una colaboración internacional con sello mexicano
El proyecto del detector MID involucra a un consorcio de instituciones mexicanas —la UNAM, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav), la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, la Universidad Autónoma de Sinaloa y el Tecnológico Nacional de México, entre otras— en colaboración con instituciones de Estados Unidos, Hungría, República Checa y Pakistán. En términos más amplios, la participación mexicana en el CERN suma alrededor de 140 personas entre estudiantes y personal académico de universidades como la propia UNAM, la BUAP, el Cinvestav, la Universidad Autónoma de San Luis Potosí, la Universidad de Guanajuato, la Universidad de Sinaloa y la Universidad Iberoamericana, distribuidos en cuatro experimentos del CERN: ALICE, CMS, AMS-02 y NA62. El costo de mantenimiento y operación de esta participación mexicana corre a cargo de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación (Secihti).
El reconocimiento al trabajo mexicano no se ha limitado a la asignación de este proyecto. Kai Schweda, portavoz de la colaboración ALICE, ha descrito a México como «un socio muy confiable» con «un grupo considerable y altamente capacitado», añadiendo que «el nivel de sus estudiantes es excelente». Esa confianza es, en buena medida, lo que explica que un investigador mexicano haya sido elegido para encabezar el desarrollo del MID en lugar de asumir un papel secundario dentro de un equipo liderado por otro país.
Más allá de la física de partículas
Si bien el objetivo inmediato del proyecto es puramente científico —entender mejor la estructura fundamental de la materia y las condiciones del universo primitivo—, este tipo de desarrollos tecnológicos suelen tener aplicaciones prácticas fuera del laboratorio. Investigaciones relacionadas con el tipo de detectores que se desarrollan para experimentos como ALICE han derivado, por ejemplo, en avances para la terapia de hadrones contra el cáncer, un tratamiento de radioterapia de precisión que actualmente solo está disponible en un número reducido de países.
Lo que sigue
Con la construcción del detector MID programada para comenzar en 2028, el equipo liderado por Ortiz Velásquez tiene todavía varios años de trabajo de ingeniería, pruebas y validación por delante antes de que el dispositivo esté listo para instalarse físicamente en las instalaciones del CERN, en la frontera franco-suiza, y comience a operar como parte de ALICE 3 hacia mediados de la próxima década. El caso se suma a una lista creciente de contribuciones mexicanas a la física de partículas de frontera, en un momento en que la comunidad científica del país ha buscado consolidar una presencia más protagónica —y no solo de apoyo— dentro de los grandes proyectos internacionales de investigación básica.