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"El LHC es importante por las oportunidades que abre en la búsqueda de nuevos fenómenos"

El físico japonés Yasuyuki Okumura participó en los Coloquios de Física PUCP donde habló de los “triggers de ATLAS” -uno de los dos grandes detectores del LHC (Gran Colisionador de Hadrones)- y sobre los planes para mejorarlo.

  • Yasuyuki Okumura
    Postdoc en el Enrico Fermi Institute de la Universidad de Chicago / Fermilab, y miembro de la colaboración experimental ATLAS.
  • Texto:
    Eduardo Alcántara
  • Fotografía:
    Felix Ingaruca

¿Cómo llegó a interesarse en la Física?

Cuando aprendí mecánica clásica en las clases de secundaria, estaba muy interesado en el hecho de que la naturaleza puede ser descrita por reglas simples y matemáticas. Dado que me gustaría entender a la naturaleza más profundamente, después de todo este tiempo aún disfruto los experimentos en Física.

¿En qué consiste su trabajo en CERN (siglas en francés que significa Organización Europea para la Investigación Nuclear)?

Contribuyo en el experimento LHC-ATLAS en el CERN. LHC (Large Hadron Collider), o Gran Colisionador de Hadrones, en el que dos haces de protones que se mueven a velocidades cercanas a las de la luz, en sentido opuesto, colisionan y crean partículas nuevas. ATLAS es uno de los detectores, dentro del cual ocurren estas colisiones, cuya tarea es registrar las propiedades de las partículas creadas en las colisiones. Mi trabajo es en la mejora del «trigger» de ATLAS, es decir, del mecanismo que filtra, en cada colisión protón-protón, cuántos datos almacenar y cuáles descartar. Estos datos incluyen las trayectorias de las partículas y su carga eléctrica, por ejemplo. El filtro es necesario dada la gran cantidad de partículas y de datos que se genera en cada una de las 600 millones de colisiones que ocurren cada segundo en el LHC. De hecho, hay una mejora planeada para el LHC en el futuro próximo: un aumento de su luminosidad, es decir, del número de partículas que colisionan por segundo. Este aumento en luminosidad implica también un aumento en la cantidad de datos generados en cada colisión, con lo que se hace necesario mejorar el filtro, o «trigger». El proyecto en el que estoy involucrado es llamado Fast Tracker (FTK) y consiste en un nuevo tipo de “trigger”. Esperamos que sea una de las contribuciones esenciales para poder realizar mediciones físicas una vez que la luminosidad del LHC sea aumentada.

¿Cuáles son los objetivos del Gran Colisionador de Hadrones? ¿Qué está intentando hallar?

Mi interés principal es entender el comportamiento de la recientemente descubierta partícula que parece ser el bosón de Higgs. De serlo, ésta respondería a las preguntas fundamentales sobre qué es, realmente, el vacío y cuál es el origen de la masa de las partículas elementales (los electrones y los quarks que conforman los protones y neutrones). Además, el estudio del Higgs podría resultar en pistas de la existencia de nueva física, más allá del actual Modelo Estándar de la física de partículas. También debo mencionar que los experimentos del LHC son multipropósito, con un rico programa de mediciones físicas que no se limita únicamente a la búsqueda del Higgs. Muchos colegas trabajan no sólo en las mediciones del nuevo bosón, sino también en mediciones de precisión de predicciones del Modelo Estándar y en búsquedas de nuevos fenómenos, más allá del Modelo Estándar, que podrían aparecer en las colisiones protón-protón de alta energía.

¿Por qué este experimento es tan importante?

Desde el punto de vista de la Física de altas energías, diría que es importante porque el LHC es actualmente la única fábrica que tenemos para producir bosones de Higgs. El descubrimiento del Higgs sólo podría haber ocurrido a una energía y luminosidad suficientemente altas en los haces de protones, y con detectores con resolución suficientemente alta. El LHC satisface todos estos criterios. Adicionalmente, el LHC es importante por las oportunidades que abre en la búsqueda de nuevos fenómenos.

¿Qué ha conseguido el LHC hasta el momento, luego de cuatro años de funcionamiento?

El LHC está siendo mejorado y reiniciará su funcionamiento a inicios del 2015, con una energía más alta. Hasta el momento se han realizado estudios del desempeño de los detectores y calibraciones con suficiente precisión como para poder llevar a cabo los programas de mediciones físicas. Así también, las predicciones del Modelo Estándar de física de partículas se han puesto a prueba con mucha precisión, y se ha confirmado que el Modelo Estándar funciona bien a las energías a las que el LHC funciona.

Además, se ha descubierto un nuevo bosón, con una masa de 125 GeV (125 veces más pesado que un protón), que es consistente con el bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar.

El Grupo de Altas Energías de la PUCP es miembro de la colaboración ALICE del LHC y del experimento Minerva de Fermilab, además de desarrollar investigación en física teórica. En su conocimiento, ¿cómo calificaría la posición del Perú en la investigación en física de altas energías en comparación con otros países emergentes que se encuentran en una etapa similar de su desarrollo científico?

A pesar de no tener suficiente información como para poder comparar países, me alegra ver que muchos estudiantes peruanos se encuentran colaborando activamente en CERN y Fermilab.

Más información sobre los Coloquios de Física PUCP aquí

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