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    Un arco dipolar magnético del Colisionador de Iones Pesados Relativista (RHIC)

    Un colisionador más prometedor que el de hadrones

    CC BY-SA 4.0 / Z22
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    Físicos de varios países se reunieron en la Universidad Nacional de Investigaciones Nucleares (MEPhI) de Rusia (Moscú) para abordar un proyecto a gran escala de una nueva instalación para llevar a cabo investigaciones en el ámbito de la física de altas energías e iones pesados —el experimento internacional sPHENIX—.

    La colaboración sPHENIX se creó para trabajar en el colisionador de iones pesados relativista (RHIC) en el Laboratorio Nacional de Brookhaven (EEUU). Un representante de los dirigentes del proyecto sPHENIX, profesor titular de física en la Universidad del estado de Iowa (EEUU), John Lajoie, comenta el nuevo experimento al corresponsal del proyecto Navegador Social de Rossiya Segodnya.

    ¿Qué oportunidades nuevas para la ciencia ofrece sPHENIX?
    — El proyecto sPHENIX se lanzó para estudiar las propiedades microscópicas del plasma de quarks y gluones (QGP). Nos interesa cómo están vinculadas las propiedades de onda larga de este nuevo estado de la materia con sus propiedades microscópicas, es decir, la interacción de quarks y gluones. Para responder a esta pregunta prestamos una atención especial a la excitación de cuasipartículas en el plasma de quarks y gluones.

    El colisionador de iones pesados relativista (RHIC) en que se realizará el experimento sPHENIX es, de hecho, un laboratorio para estudiar la física de interacciones fuertes y la respectiva teoría de cromodinámica cuántica (así se llama la sección de la teoría cuántica del campo que describe las interacciones entre quarks y gluones).

    Además de estudiar colisiones de núcleos atómicos, el colisionador puede colisionar protones contra núcleos de átomos diferentes. Esto nos ayudará a entender mejor cómo pasa la materia nuclear en el estado del plasma de quarks y gluones. Tratamos de investigar el origen de este líquido caliente, denso, con fuertes interacciones y que es casi ideal. Creo que estos estudios son muy interesantes.

    En adición, podríamos estudiar mejor la cromodinámica cuántica. Podemos intentar entender la estructura del protón con todos sus detalles. El RHIC es el único colisionador en el mundo capaz de colisionar protones polarizados, es muy interesante también.

    — Usted dijo una vez que en caso de que se entienda la fuerza nuclear fuerte que mantiene unidos los quarks dentro de los nucleones, podría producirse una revolución tecnológica, igual que el entendimiento de la fuerza electromagnética conllevó la creación de los equipos electrónicos actuales. ¿Qué tecnologías nuevas podrían surgir?

    — Es una buena pregunta, porque es imposible responderla. Si hacemos comparaciones, en 1865, James Clark Maxwell formuló las ecuaciones que se convirtieron en el punto de referencia para entender los procesos de interacción fundamental en la naturaleza. Las ecuaciones de Maxwell describen plenamente los procesos electrodinámicos en su concepción tradicional.

    Si le hubiesen preguntado a alguien en 1865 cómo sería el mundo pasados 100 años tras aquel descubrimiento, dudo que alguien hubiese podido pronosticar nuestro vuelo a la Luna, ni la aparición de computadoras y semiconductores. Nadie podría imaginar que el mundo fuese como es ahora —basado en la electricidad—, porque en aquella época no se conocía tal uso de la electricidad. Mientras, todo eso apareció gracias al amansamiento de una de las fuerzas fundamentales en la naturaleza. Y el entendimiento de la electrodinámica conllevó a una de las más grandes revoluciones tecnológicas en la historia de la humanidad.

    El jefe de la dirección del proyecto, el físico John Lajoie, de la Universidad de Iowa (EEUU)
    © Foto : NRNU MEPhI
    El jefe de la dirección del proyecto, el físico John Lajoie, de la Universidad de Iowa (EEUU)

    Así las cosas, no sé qué consecuencias tendrá la investigación, el entendimiento y el uso de la fuerza nuclear fuerte. Solo puedo decir con seguridad que el resultado será grandioso. ¿Qué pasará con la física nuclear dentro de 100, 150 o 200 años? No sé, pero quisiera saberlo.

    Los experimentos similares a la colaboración sPHENIX exigen la cooperación de los científicos de muchos países y mucho dinero. Mientras, el CERN creó internet en su estado actual, por ejemplo. ¿Se puede decir que tales proyectos son inversiones en el futuro de la civilización?

    — Internet fue un producto adicional inesperado de inversiones en la física de partículas elementales. Nadie pudo imaginar que aquel equipo de científicos con recursos destinados a resolver una de las tareas más complicadas de la física pudiese obtener internet como resultado. Es otro descubrimiento revolucionario que se produjo por casualidad.

    Tales descubrimientos casuales se hacen constantemente. Tengo muchos estudiantes de posgrado. Tras la defensa de tesis, algunos continúan trabajando en la física, otros encuentran trabajo en Wall Street o en plataformas digitales. Es decir, los físicos aplican sus conocimientos en los proyectos que se hacen parte inalienable de nuestra vida.

    Los profesores dedican mucho tiempo a los estudiantes y las investigaciones, piensan que estos estudiantes podrían continuar las investigaciones. Nuestros estudiantes no siempre trabajan como físicos. Van a trabajar en áreas diferentes y hacen su aporte concreto al desarrollo de la sociedad.

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    La educación técnica en las universidades de todo el mundo que permite a los estudiantes usar posteriormente su pensamiento crítico y la habilidad de resolver problemas en otras áreas es una de las locomotoras de la economía actual en la mayoría de los países desarrollados.

    Uno de nuestros científicos de edad madura dijo lo mismo: "En la MEPhI no se enseña a resolver problemas, se enseña a pensar".

    — Eso es. Les digo siempre a mis estudiantes nuevos que no han venido a estudiar física. Vienen a aprender a reflexionar.
    Está claro que llegarán a comprender la física, pero es un efecto adicional, una bonificación. Lo más importante es que aprendan a pensar y resolver problemas complicados. Muchos de mis estudiantes que llegan después del bachillerato no entienden que no saben resolver de forma sistemática los problemas complicados. Mientras, cuando adquieran estos hábitos podrán aplicarlos en todas las áreas.

    — Para obtener el plasma de quarks y gluones los científicos deben alcanzar temperaturas centenas de veces superiores a la del Sol. ¿Qué condiciones se planea conseguir en el proyecto sPHENIX?
    — No planeamos cambiar las condiciones de obtención del plasma de quarks y gluones. Las condiciones dependen, ante todo, de las partículas que colisionan, de lo que se encuentra en el núcleo y de la energía de colisión entre los núcleos. La energía del acelerador / colisionador seguirá siendo la misma. Como al inicio de la colisión en el RHIC la temperatura es inferior que en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el período de estancia de la materia formada en el área de cuasipartículas será más largo en el RHIC.

    Por eso pensamos que en el RHIC se realizan las condiciones más favorables para estudiar las secciones de la física que interesan a sPHENIX. Al comparar las investigaciones llevadas a cabo en el RHIC y en el LHC con energías más altas vemos que son complementarias en gran medida. Así las cosas, los científicos necesitan ambos colisionadores, pero, según nuestra opinión, el RHIC es más prometedor para estudiar colisiones entre iones pesados en condiciones determinadas.

    Además, planeamos estudiar las mismas colisiones que en la instalación PHENIX, pero en un volumen mucho mayor. No planeamos alzar la temperatura, pero estudiaremos mucho más las colisiones en comparación con el experimento PHENIX. Es muy importante tomar en consideración el volumen de datos y el número de colisiones registrados que estudiamos.

    — ¿Qué le vincula con los físicos rusos?
    — Conozco a muchos de ellos, incluidos los que conocí en el Laboratorio Nacional de Brookhaven. Posteriormente, cuando, siendo científico joven, llegué a PHENIX en 1997, conocí a muchos rusos inteligentes y talentosos que participaron en el experimento. En general, nuestra cooperación fue muy eficaz.

    — ¿Quisiera usted atraer a los estudiantes, posgraduados y jóvenes científicos de la MEPhI al trabajo en sus datos? 

    — Claro que sí. Por eso estoy aquí. Buscamos todas las posibilidades de involucrar a la MEPhI en nuestro experimento.

    Cualquier profesor titular dirá que los estudiantes de posgrado y científicos jóvenes hacen el trabajo más complicado en la ciencia. Se ocupan del análisis de datos, la calibración del detector, todas las operaciones complicadas para analizar la información que llega de la instalación experimental. Y los jóvenes competentes siempre faltan.

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    En lo que se refiere a los planes a largo plazo, quisiéramos dar a los estudiantes de años superiores, alumnos de posgrado y científicos jóvenes de la MEPhI la posibilidad de participar en el análisis de datos y atraer al mayor número de jóvenes a esta actividad.

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    Gran Colisionador de Hadrones, colisión, MEPhI (universidad), EEUU