Detector mexicano busca hacer historia en el Gran Colisionador de Hadrones

Un detector de partículas desarrollado bajo liderazgo mexicano podría formar parte de ALICE 3, el experimento de nueva generación que se espera opere en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN a partir de 2036. Si el proyecto avanza, marcaría la primera vez que México lidera la construcción de uno de los subsistemas científicos centrales de este proyecto internacional.

El dispositivo, conocido como Detector Identificador de Muones, o MID, fue diseñado para identificar muones con alta precisión y estudiar materia sometida a temperaturas y densidades similares a las que existieron inmediatamente después del Big Bang.

El MID ya forma parte del diseño de referencia de ALICE 3, pero su instalación todavía no está garantizada. El proyecto debe completar sus etapas de desarrollo, construcción y financiamiento antes de poder incorporarse al futuro experimento, según información de la Colaboración ALICE del CERN y de la Universidad Nacional Autónoma de México.

La iniciativa está liderada por Antonio Ortiz Velásquez, investigador del Departamento de Física de Altas Energías del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM. El Consejo de la Colaboración ALICE aprobó su nombramiento como líder del proyecto MID, lo que lo convierte en el primer científico mexicano en dirigir el desarrollo de un subsistema estratégico de ALICE 3.

En el proyecto participan investigadores y estudiantes de la UNAM, el Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, la Universidad Autónoma de Sinaloa y el Instituto Tecnológico Nacional de México. También colaboran instituciones de Estados Unidos, Hungría, la República Checa y Pakistán.

ALICE es uno de los cuatro grandes experimentos del Gran Colisionador de Hadrones y se especializa en colisiones de iones pesados. Estas colisiones, realizadas a velocidades cercanas a la velocidad de la luz, producen plasma de quarks y gluones, un estado de la materia extremadamente caliente y denso que se cree existió en los primeros instantes del universo.

"Estamos recreando pequeñas gotas del universo temprano", explicó Ortiz Velásquez en una entrevista publicada por La Jornada.

Los muones que el MID pretende identificar pueden atravesar distintas capas del experimento conservando información sobre los procesos que los produjeron. Su análisis permitirá estudiar la evolución del plasma de quarks y gluones, la formación de partículas con quarks pesados y posibles hadrones exóticos, como tetraquarks y pentaquarks.

La tecnología propuesta utiliza barras centelleadoras que producen señales luminosas cuando una partícula las atraviesa. Esa luz se conduce a través de fibras ópticas hasta fotomultiplicadores de silicio, mientras que algoritmos de aprendizaje automático ayudan a distinguir los muones de otras partículas.

Las pruebas realizadas desde 2023 en la línea de haz T10 del CERN han incluido grandes prototipos colocados detrás de un absorbente de hierro. El objetivo es alcanzar una eficiencia superior al 95 por ciento en la identificación de muones, manteniendo las señales de fondo en niveles bajos.

El equipo mexicano propone construir hasta 10,000 canales de lectura, una capacidad considerablemente mayor que la de los dispositivos construidos previamente en el país. También busca reducir los costos de producción sin sacrificar estabilidad ni desempeño científico.

La construcción de las primeras cámaras está prevista para comenzar en México en 2028 y concluir alrededor de 2032, mientras que se proyecta que las operaciones inicien en 2036, cuando ALICE 3 comenzaría a aprovechar la fase de alta luminosidad del Gran Colisionador de Hadrones.

El calendario, sin embargo, dependerá del apoyo financiero que logre asegurar el proyecto, en particular de la Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación de México. Mientras se consigue ese financiamiento, los equipos participantes continúan construyendo y evaluando prototipos.

Además de su contribución a la física de partículas, la iniciativa ayudará a formar especialistas mexicanos en electrónica, instrumentación científica, inteligencia artificial, ciencia de materiales y análisis de datos a gran escala, campos necesarios para desarrollar en México componentes destinados a uno de los experimentos científicos más complejos del mundo.

Relacionado: México impulsa soluciones sostenibles para enfrentar la crisis hídrica en la Sierra de Guadalupe