Los jóvenes chilenos que trabajan en el acelerador de partículas en Estados Unidos

Resolver los misterios de la materia, la energía, el espacio y el tiempo para profundizar nuestro conocimiento sobre la naturaleza y el universo es la misión de Fermilab, el principal laboratorio de física de partículas de Estados Unidos y uno de los más importantes en el mundo.

Para lograr estos objetivos, esta institución construye y opera grandes instalaciones de aceleradores y detectores de partículas, trabajando en colaboración con otros laboratorios internacionales como CERN, para avanzar en el descubrimiento de nueva física.

Desde 2024, un grupo de jóvenes investigadores del Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal) de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) trabaja en Fermilab.

Su trabajo se centra en dos áreas clave para el futuro del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN: el análisis de datos del experimento CMS y las pruebas de nuevos detectores LGAD (Low Gain Avalanche Detectors). Estos detectores, que serán instalados en la actualización del LHC prevista para 2027, prometen revolucionar la comprensión del universo.

«Actualmente, el CERN se encuentra en el período de toma de datos conocido como Run 3, que se extenderá hasta 2026. Luego, el acelerador entrará en una fase de actualización para aumentar su luminosidad, lo que implicará la instalación de dispositivos con la tecnología que estamos testeando en conjunto con Fermilab«, explica Claudio San Martín, uno de los físicos chilenos involucrados en el proyecto. 

Este aumento de luminosidad, que se traduce en una mayor cantidad de colisiones de partículas, permitirá a los científicos explorar nuevas fronteras en la física y potencialmente descubrir nuevas partículas, similar al descubrimiento del bosón de Higgs en 2012. Sin embargo, este avance requiere de detectores más sofisticados, como los LGAD, capaces de procesar la inmensa cantidad de datos generada por las colisiones.

Detectores de vanguardia para descubrimientos revolucionarios

«Los dispositivos con los que trabajamos permitirán observar con mayor detalle fenómenos ya conocidos y abrirán las posibilidades de nuevos hallazgos. En la detección de partículas, para observarlas, medimos su decaimiento y reconstruimos sus trayectorias, y en este proceso, los detectores que estamos probando serán cruciales«, detalla Matías Barría, otro de los investigadores chilenos en Fermilab.

Mientras Claudio y Matías han regresado temporalmente a Chile para continuar con el análisis de datos, Valentina Vega permanece en Estados Unidos, colaborando activamente con el equipo de Fermilab. Su participación en este proyecto ha sido excepcional, convirtiéndose en la primera representante de la USM y del CCTVal en publicar una investigación en el marco de la colaboración con CMS.

«Desde trabajar por primera vez en análisis de datos para CMS, hasta testear un nuevo sensor cuántico con partículas de alta energía y trabajar con tubos fotomultiplicadores y barras centelladoras para construir un detector de muones cósmicos, todo es un desafío del que se obtienen grandes aprendizajes«, comparte Valentina.

Para los tres científicos, esta pasantía ha sido una experiencia invaluable, pues les ha permitido «trabajar con profesionales que están a la vanguardia del conocimiento y la tecnología, participar en los proyectos más novedosos del campo y acceder a datos recientes del CERN».

Mirando hacia el futuro, estos jóvenes investigadores planean continuar sus estudios doctorales y contribuir al desarrollo de capital humano avanzado en Chile. Su experiencia en Fermilab no solo los ha posicionado en la vanguardia de la física de partículas, sino que también les ha brindado las herramientas para impulsar la investigación científica en Chile y dejar una huella significativa en la comprensión del universo.