Por primera vez en la historia chilenos lideran experimento de física nuclear en EE.UU.

La iniciativa, que se lleva a cabo actualmente en uno de los aceleradores de partículas más importantes del mundo, permitirá obtener información relevante sobre el núcleo atómico y el comportamiento de las estrellas.

Tras años de dedicación y esfuerzo por parte de un grupo de investigadores e ingenieros del Centro Científico Tecnológico de Valparaíso, perteneciente a la Universidad Técnica Federico Santa María, comenzó la operación del experimento Run Group E, en el Thomas Jefferson National Accelerator Facility, en Virginia, Estados Unidos.

Este laboratorio, bajo la administración del Departamento de Energía de EE.UU., es una de las instalaciones más relevantes del mundo en el campo de la física de partículas. Su acelerador de electrones y cuatro halls experimentales permiten explorar la estructura del núcleo atómico, y son asignados a distintos grupos de investigación, cuyas propuestas prometen contribuciones significativas al conocimiento en el ámbito de la física nuclear de alta energía.

Hay una larga fila de científicos esperando y la espera terminó para el grupo chileno con la implementación de RG-E, que fue concebido por el director del CCTVal, Will Brooks, hace más de 15 años. “Escribí la propuesta para este experimento en 2006, porque sabía que podíamos obtener un valioso conocimiento con ella. Fue aprobada ese año, y luego revisada y aceptada en dos ocasiones más. Se trata de un experimento que, para su desarrollo, depende de un sistema altamente complejo, que fue diseñado, construido y testeado en Chile, con la participación de más de una docena de investigadores e ingenieros nacionales. Por ello, es una satisfacción que, después de todos estos años, esta tecnología chilena sea instalada en Jefferson Lab, y que esté con éxito aportando datos relevantes no sólo para nuestros intereses, sino para toda la comunidad científica”, comenta el académico.

Tecnología

El experimento tiene por objetivo explorar la formación de hadrones en diferentes medios nucleares, proporcionando nueva información sobre la materia en su nivel más fundamental. A través del lanzamiento un haz de electrones que atraviesa una cápsula de hidrógeno líquido y luego una pastilla sólida de elementos más pesados como carbono, aluminio, cobre, estaño y plomo, se estudia su comportamiento y comparan los resultados.

Para que esto sea posible se requiere tecnología de alto nivel capaz de operar en condiciones extremas como un ambiente de alto vacío, intenso campo magnético (5 tesla), temperaturas criogénicas (20 kelvin) y radiación ionizante: asumiendo este desafío tecnológico, científicos e ingenieros del CCTVal desarrollaron un instrumento electromecánico llamado Double Target, creado completamente en Chile y que permite cambiar los diferentes blancos sólidos de forma remota, en menos de un minuto y con precisión micrométrica.

“Que los blancos o targets sean cambiados en menos de un minuto y sin necesidad de estar presente, es un gran avance para el laboratorio estadounidense, lo que es posible gracias nuestro trabajo. Sin Double Target, el proceso significaría detener el acelerador, cambiar las piezas manualmente y ocupar, al menos, 24 horas en retomar el experimento y la toma de datos. Todo esto lo hemos reducido a cuestión de segundos”, señala Hayk Hakobyan, subdirector del CCTVal y líder científico del experimento.

La tecnología nacional se encuentra actualmente integrada al acelerador de partículas de Jefferson Lab, lo que implicó un extenso y preciso trabajo a nivel de estructura, electrónica y software por parte de los profesionales del CCTVal. “Fue necesario realizar múltiples pruebas de funcionamiento y tener una coordinación constante con el equipo técnico y de investigadores de Jefferson Lab. Asumimos desafíos significativos, como el desarrollo de la cinta que contiene los targets y su desplazamiento a distancia, y los hemos superado con éxito”, comenta el líder de ingeniería del proyecto, Milan Ungerer.

Investigación

El experimento encabezado por el grupo nacional se extenderá por dos meses en el detector CLAS 12, de Jefferson Lab. A su término, la obtención de hallazgos y datos relevantes permitirá el desarrollo de investigaciones y análisis en los próximos años, fortalecer el trabajo entre las instituciones chilenas y el laboratorio estadounidense y entregar conocimiento de frontera capaz de generar “un impacto científico relevante en el campo de la física de partículas, especialmente en el área de la cromodinámica cuántica”.

El equipo está compuesto por los físicos experimentales Will Brooks (director del CCTVal), Hayk Hakobyan, Antonio Radic, Taisiya Mineeva, Ahmed El Alaoui y Matías Barría; un equipo de ingeniería, liderado por Milan Ungerer, que ha contado con los especialistas en diseño y manufactura Alonso Lepe, Felipe Navarro, Kevin Pastén, Thiare Inzunza y Felipe Caballero; en software, Vicente Saona; y en electrónica Israel Ávila, Mauricio Aros, Paulo Rivera, Eduardo Mondaca, Javiera Sepúlveda y Jeanvic Gaete.