ARTURO FERNÁNDEZ TÉLLEZ
Doctor en Física. Investigador de la Facultad de Ciencias Físico Matemáticas de la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla y responsable técnico del proyecto «Participación de México en la Frontera de la Física de Altas Energías en el CERN», modalidad sinergia.

La física de altas energías estudia los llamados componentes elementales de la materia: bosones y fermiones. México participa en experimentos de esta rama científica en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés) desde la década de 1980, cuando estudiantes de instituciones mexicanas fueron invitados a realizar sus tesis de doctorado en las colaboraciones internacionales UA1 y UA2 (dos reconocidos experimentos del CERN).

Gracias a estos últimos se descubrió la existencia de los bosones vectoriales Z0, W+ y W–. Con ello, se fundaron las bases experimentales del modelo de las partículas y las interacciones electrodébiles, llamado comúnmente modelo estándar (SM, por sus siglas en inglés). Desde entonces, las aportaciones mexicanas se han incrementado paulatinamente hasta lograr, hoy en día, una participación destacada en los principales experimentos que se desarrollan en el CERN.

Este laboratorio europeo, que alberga en sus instalaciones al Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) es el referente mundial en el área de la física de partículas elementales y de las interacciones que rigen la dinámica del mundo subnuclear. Alrededor del LHC se agrupan las principales iniciativas experimentales que buscan escudriñar en lo más profundo y fundamental de la materia para ampliar el conocimiento que tenemos de ella. Esta labor de investigación básica es, simultáneamente, un motor que ha generado impresionantes innovaciones tecnológicas como las primeras pantallas táctiles, tomógrafos de emisión de positrones y la red informática mundial (www, por sus siglas en inglés), entre otras.

Con el apoyo decisivo del Conacyt y de diversas instituciones nacionales, México está oficialmente involucrado en diversas actividades del CERN. De esta manera, la comunidad mexicana de física experimental de altas energías ha participado en algunos de los descubrimientos y resultados de más impacto en el área en los últimos años. Entre las actividades desarrolladas hasta ahora por el grupo de científicos mexicanos se cuentan:

• Colaboración en el experimento CMS, que llevó al descubrimiento del bosón de Higgs y que contribuyó con aportaciones originales a la física de los mesones con contenido del quark b.
• Participación en el experimento ALICE, que ha generado un aporte sustancial para el estudio del estado de la materia conocido como «plasma de quarks y gluones» y ha llevado al descubrimiento de nuevas características de este sistema físico. A este experimento se han incorporado nuevas líneas de investigación —como es el caso de la física difractiva que ahora se aplica a las energías de operación del LHC— y, gracias al uso de detectores de partículas en los colisionadores, se han reportado resultados importantes en la física de astropartículas.
• El grupo mexicano adscrito al experimento NA62 ha participado de forma crucial en la medición de decaimientos extremadamente raros del meson K0. Estas mediciones tienen la más alta precisión alcanzada en un experimento de este tipo, lo cual ha impactado en los pilares mas sólidos del SM.
• En el experimento AMS, los colegas mexicanos han colaborado con la búsqueda de antimateria en el espacio interestelar, particularmente con la detección de positrones y la medición del flujo de anti-helio y anti-deuterio, y han confrontado dichos datos con la producción de este tipo de antimateria en el experimento ALICE.
• El grupo CERN-BEAM ha contado con la participación de científicos mexicanos que han hecho contribuciones originales en el estudio de los mecanismos de aceleración de partículas cargadas y han colaborado en los desarrollos tecnológicos para mejorar el desempeño de la infraestructura actual de los aceleradores que operan en el CERN. Asimismo, han participado en las principales tareas de diseño de los aceleradores FCC y CLIC, las máquinas aceleradoras del futuro.

Lo anterior ha permitido que los grupos de investigación mexicanos mantengan una alta producción científica y que una nueva generación de científicos altamente capacitados marque la pauta a nivel nacional e internacional. Sus contribuciones no sólo han tenido un gran impacto en el área de la física de altas energías, sino también en los campos de la física médica, los sistemas de monitoreo remoto, los sistemas de aceleración y focalización de haces de partículas y los dispositivos de inteligencia artificial. Así, han logrado incursionar y aportar innovaciones tecnológicas como los sistemas electrónicos de rápida decisión, el manejo masivo de datos, la instrumentación de sensores de alta precisión, etc.

Para continuar avanzando en estas investigaciones, los científicos mexicanos involucrados en los experimentos del CERN organizamos un proyecto que se desarrollará en el marco de la convocatoria de Ciencia de Frontera del Conacyt. El alto grado de consolidación que ha adquirido este grupo de trabajo permitirá hacer aportaciones relevantes en la frontera de la física de altas energías, principalmente en los experimentos y grupos de trabajo que se desarrollan en ALICE, AMS, CMS, NA62 y BEAM. Los investigadores que participan en este proyecto pertenecen a ocho instituciones: la Benemérita Universidad Autónoma de Puebla (BUAP), el Centro de Investigaciones y Estudios Avanzados del IPN (Cinvestav), los institutos de Física y de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP), la Universidad de Guanajuato (UG), la Universidad de Sonora (UniSon) y la Universidad Iberoamericana (UIA).

En este proyecto nos hemos propuesto hacer investigaciones y estudios sobre los problemas que se han planteado a partir del modelo estándar, tales como la existencia de materia oscura, el comportamiento de la materia en condiciones de extrema densidad y muy alta temperatura, las propiedades del plasma de quarks y gluones, los decaimientos exóticos del bosón de Higgs, la existencia de partículas supersimétricas, la búsqueda de antimateria en el espacio interestelar, entre otros. Además, haremos pruebas de funcionamiento de los detectores de partículas que se están desarrollando en nuestro país y los instalaremos en los sitios de detección del acelerador LHC y del acelerador SPS (del inglés, Super Proton Synchrotron, Super Sincrotón de Protones). A su vez, participaremos en el próximo periodo de toma de datos de los experimentos arriba mencionados y colaboraremos en el desarrollo de nuevas técnicas de aceleración de partículas para los futuros colisionadores. Pretendemos también continuar con la labor de dirigir y supervisar el trabajo de tesis de estudiantes de posgrado de nuestras instituciones mexicanas e intensificar las tareas de divulgación de nuestro quehacer científico en talleres, ferias científicas y redes sociales. Así, el grupo de estudiantes e investigadores que participan en los experimentos del CERN colaborarán en la construcción de conocimiento de frontera en el área de la física de altas energías.