Boletín UNAM-DGCS-261
Ciudad Universitaria
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PARTICIPAN FÍSICOS DE LA UNAM EN LA CONSTRUCCIÓN DE UN DETECTOR ESPACIAL DE ANTIMATERIA
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También diseñan y construyen el
detector V0L del proyecto de Alta Energía ALICE, que se desarrolla en el Centro
Europeo de Investigaciones Nucleares
· Arturo Menchaca, director del IF, informó que se pretende, en cada caso, encontrar antimateria en el universo y reproducir las condiciones generadas por el Big Bang
Científicos del Instituto de
Física (IF) de la UNAM colaboran en la construcción del detector Alpha Magnetic
Spectrometer (AMS), que será colocado en el 2007 en la Estación Espacial
Internacional y tiene el propósito de identificar antimateria en el Universo,
así como establecer su comportamiento junto con la materia en los primeros
instantes del universo.
Asimismo, los universitarios
diseñan y elaboran el detector V0L, que forma parte del proyecto de Alta
Energía denominado A Large Ion Collider Experiment (ALICE), desarrollado en el
Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), con el cual se intenta
reproducir las condiciones que generó la “gran explosión” o Big Bang.
En ambos proyectos participa
el grupo de Arturo Menchaca Rocha, director de esa dependencia universitaria,
quien explicó que el AMS es un sistema complejo de localización compuesto de
diferentes partes, que funcionará tres años en el espacio. Buscará antinúcleos,
los cuales se caracterizan por su carga eléctrica.
En el inicio del universo, mencionó, cuando todo era
energía, ésta se transformó en cantidades iguales de materia y antimateria,
pero se desconoce la ubicación de esta última en el cosmos, aunque se sabe que
sus antinúcleos son negativos. Así es posible detectarla. “La manera de
discernir entre unos y otros es hacerlos pasar por un campo magnético y ver en
qué sentido se curvan, para un lado o para otro, positivo o negativo”.
También es posible saber a qué
velocidad viajan mediante el subdetector denominado Ring Imaging Cherenkov
Detector (RICH). Es aquí donde interviene el equipo de universitarios. Eso se
logra mediante la medición de la luz emitida por el “efecto Cherenkov”. Al
respecto, el científico explicó que cuando una partícula viaja en un medio
material a una velocidad superior a la de la luz, se produce un cono cuya apertura
es una medida de velocidad.
Para el experimento –convocado
por el Premio Nobel de Física, Samuel Ting, y donde participan expertos de
varias naciones, aunque el grupo de esta casa de estudios es el único de
Latinoamérica– el transporte donde se generan los conos lumíneos es el llamado
aerogel, especie de gelatina de sílica u óxido de silicio.
Dicho material, fabricado en
Rusia y Japón, es como un vidrio al que se le ha metido aire, por lo cual tiene
aspecto de espuma. Además de tener bajo peso, presenta baja densidad, de hasta
100 veces menos que la del vidrio común, y su índice de refracción es casi como
el del aire, de manera que casi no se ve, señaló el integrante del IF, Ernesto
Belmont Moreno.
Ese índice es el cociente de
la velocidad de la luz en tal medio entre la velocidad de la luz en el vacío de
300 mil kilómetros por segundo. La tarea de los universitarios es medirlo.
De manera adicional, el grupo
de Arturo Menchaca tiene la encomienda de establecer si los aerogeles
“envejecen”, pues ya fueron usados en 1998 durante el primer vuelo del AMS, en
la nave Discovery.
“En esa misión iba un detector
de Cherenkov. Cuando regresó a la Tierra se descubrió que habían modificado sus
propiedades ópticas. Eso generó preocupación”, dijo el director del IF. Ahora,
los científicos del Instituto lo prueban en ambientes que nunca se habían
utilizado, donde existe una variación drástica de temperatura y ultra alto
vacío, condiciones semejantes al espacio exterior.
“El doctor Belmont creó un mini–laboratorio donde se
reprodujeron las condiciones de la Estación Espacial Internacional. Es una
cámara conectada a un refrigerador y a un calentador que cada media hora cambia
de menos 10 grados a 100. Durante semanas se coloca un pedazo de aerogel para
medir sus propiedades ópticas”, destacó.
Aunque faltan muchas más
pruebas por realizarse, hasta ahora los estudios señalan que la variación
calórica no deteriora esas capacidades. Sin embargo, al preparar el
experimento, los investigadores se percataron de que al crear vacío mediante
bombas que utilizan aceite, el material se contamina, indicó.
Eso ocurre porque es como una
esponja que absorbe en su superficie los vapores de esa grasa. En el IF se ideó
entonces el uso de una bomba criogénica, que trabaja a temperaturas
extremadamente bajas.
Actualmente, dijo, se
establece si las causas del cambio de las propiedades ópticas se debieron al
uso, en la NASA, de una máquina “sucia” para crear vacío o bien, a la humedad
del ambiente de Cabo Cañaveral, Florida, donde permanece el detector antes de
su lanzamiento: “Se busca resolver el enigma, para hacer recomendaciones de qué
hacer y qué no hacer para mantener limpio este material”.
El instrumento completo deberá quedar listo en el verano
u otoño del año entrante. Entonces será sometido a diferentes pruebas de
radiación producida por un acelerador de partículas en el CERN. En principio,
el AMS sería lanzado al espacio en el 2005, pero debido a la explosión del
transbordador Challenger el año pasado los proyectos de la Agencia Espacial
Norteamericana se han retrasado, aclaró.
En cuanto al V0L, Arturo
Menchaca señaló que el proyecto ALICE que se efectúa en el CERN, tratará de reproducir en la Tierra las
condiciones registradas en el Big Bang, es decir, concentrar en una región
pequeña mucha energía.
Para ello se contará con la
ayuda del acelerador más grande del mundo en construcción: el Large Hadron
Collider (LHC, cuyo túnel mide 27 kilómetros de circunferencia y atraviesa los
territorios de Francia y Suiza), donde se harán chocar dos núcleos pesados a la
energía más alta posible.
ALICE es el
detector, y dentro de él, el subdetector V0L –que se fabrica en una parte en el
Instituto de Física de la UNAM con la colaboración del doctor Rubén Alfaro–
tiene la meta de filtrar la información que se genera al momento de la
colisión. Fue llevado al CERN para algunas pruebas de diseño.
Es un disco que medirá
alrededor de metro y medio de diámetro, conformado por secciones de plástico
delgado. De cada uno de los “gajos” se obtiene cierta cantidad de luz que se
lee con ayuda de corredores de longitud de onda, parecidos a la fibra óptica,
explicó.
El V0L es parte fundamental
del ALICE porque da inicio al resto de los sistemas. Este trabajo delicado y de
alta precisión, realizado en los talleres de la UNAM, deberá estar armado y
probado en el 2006, ya que el experimento total, planeado para ocho o diez
años, comenzará a funcionar a partir del 2007. “Después de ese lapso se habrá
evaluado todo lo posible y se habrá planeado una etapa futura para otro
acelerador”, finalizó Menchaca Rocha.
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PIES DE FOTO
FOTO 1
Arturo Menchaca Rocha, director del
Instituto de Física de la UNAM, señaló que
científicos de esa dependencia colaboran en la construcción de dos
detectores, con el fin de identificar antimateria en el Universo y reproducir
las condiciones que generó la “gran explosión”.
FOTO 2
Ernesto Belmont Moreno, investigador del Instituto de Física de la UNAM, creó un mini–laboratorio donde se reproducen las condiciones de la Estación Espacial Internacional.