Viernes 22 de agosto de 2025
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En un laboratorio en lo profundo de la frontera suiza-francesa, el acelerador de partículas más potente del mundo aplasta a los protones a casi la velocidad de la luz.
Un pedazo de la Universidad Estatal de Oklahoma se encuentra en el corazón de la acción.
«El espacio es infinito, pero estamos tratando con milímetros» es cómo un investigador de OSU describió su trabajo en componentes para el detector de Atlas del CERN, pero incluso eso subestima la precisión involucrada. Las trazas de cobre que diseñan tienen 75 micrómetros de ancho: aproximadamente el mismo grosor que una hoja de papel.
Durante 20 años, la facultad y los estudiantes de la Facultad de Artes y Ciencias de la OSU han contribuido a Atlas, un importante experimento de física de partículas en el gran colider de hadrones en el Conseil Européen Pour La Rechle Nucléaire (Organización Europea para la Investigación Nuclear).
Un aparato toroidal de LHC (ATLAS) es uno de los detectores más grandes de su tipo. Captura datos de colisiones de partículas de alta energía y fue instrumental en el descubrimiento de 2012 del bosón Higgs, que es una partícula que ayuda a explicar por qué otras partículas tienen masa. Atlas ahora está experimentando una actualización, y los investigadores de OSU están desempeñando un papel en el desarrollo de componentes para la instalación durante el próximo período de mantenimiento.
«Sin lo que estamos haciendo en OSU, no se hará», dijo el Dr. Evan Van de Wall, un ingeniero de investigación asistente de OSU. «La tecnología actual que está allí está demasiado irradiada para continuar funcionando. Sin la contribución de OSU, el futuro de la física de alta energía no ocurre».
El Laboratorio OSU responsable de este trabajo fue establecido hace dos décadas por la Dra. Flera Rizatdinova, el actual jefe del departamento de física. Lo que comenzó como una pequeña operación se ha convertido en un grupo de investigación con tres profesores, cinco ingenieros, múltiples estudiantes de posgrado y de pregrado y dos compañeros postdoctorales.
«Es un crisol de muchas disciplinas», dijo Steven Welch, un ingeniero de investigación senior que dirige el laboratorio.
El equipo incluye estudiantes y profesionales de física, informática, ingeniería eléctrica, ingeniería informática, matemáticas, ciencias de los materiales y más.
El Dr. Joseph Haley, profesor del Departamento de Física, dijo que tener estudiantes que trabajan en el proyecto es primordial para el progreso de su carrera.
«Trabajar en el experimento Atlas es una experiencia transformadora para nuestros estudiantes. Obtienen experiencia práctica con tecnología avanzada y contribuyen a la ciencia fundamental, preparándolos para futuras carreras en investigación e ingeniería», dijo Haley. «Vale la pena señalar que la investigación que realizamos aquí en OSU es exactamente la misma que en las prestigiosas instituciones como Yale y Stanford, y colaboramos activamente con estos grupos, brindando a nuestros estudiantes oportunidades incomparables en el campo de la física de alta energía».
Este enfoque interdisciplinario es necesario debido a la complejidad del proyecto. El equipo de OSU está desarrollando componentes para el rastreador interno del detector Atlas, específicamente capas cero y uno, que están más cerca del punto de colisión.
«Nuestros tableros reciben la mayor radiación y recibirán la mayor cantidad de datos transmitidos a través de ellos», dijo Van de Wall. «Si nuestros tableros no funcionan, el detector no funciona».
Los ingenieros diseñan cables flexibles que vinculan los sensores de un detector con su sistema de datos. Las piezas deben cumplir con los estándares extremadamente exactos, con mediciones precisas a solo unos pocos micrómetros.
«Me gusta decirle a la gente que se necesitan tres revisiones para que algo funcione correctamente», dijo Welch. «Lo construyes una vez, y no funciona. Luego lo construyes nuevamente, y no funciona. Y luego, por tercera vez, puedes hacerlo funcionar».
Las apuestas son altas. Cualquier error podría ser catastrófico. Una vez instalados, estos componentes deben funcionar sin problemas durante al menos una década, ya que acceder a ellos para reparaciones requeriría desmontar el detector de Atlas masivo durante casi un año.
La colaboración de Atlas involucra a aproximadamente 5,000 personas de alrededor de 40 países. Unos 3.500 científicos aparecen como autores en trabajos de investigación, con otros 1.500 ingenieros que brindan apoyo.
Rizatdinova encuentra el mayor orgullo de su equipo, a quien dice que todo trabaja extremadamente duro y ha sido rápido para aprender y crecer.
«Estoy orgulloso de este proyecto», dijo Rizatdinova. «Estoy muy orgulloso de mi equipo de ingeniería, y estoy agradecido con todos los ingenieros involucrados en el proyecto».
El laboratorio ha desarrollado una reputación tan fuerte que los laboratorios nacionales ahora envían su equipo a OSU para su prueba.
«Tenemos equipos líderes, y eso no es una hipérbole», dijo Van de Wall. «Tenemos un laboratorio con la tecnología de más alta gama para probar y diseñar cosas».
Para los estudiantes involucrados en el proyecto, la experiencia es transformadora. Obtienen experiencia práctica con tecnología de borde de corte mientras contribuyen a la ciencia fundamental.
«Cada pieza que hacemos, pones tu nombre», dijo Van de Wall. «Estos estudiantes están extremadamente emocionados de tener su nombre en los componentes que van al borde de ataque de la física de alta energía».
El proyecto también enseña resiliencia.
«No tengas miedo de romper las cosas», dijo Van de Wall. «Siempre bromeamos que si no estás rompiendo cosas, en realidad no estás trabajando. Todos los que han estado en el proyecto han roto algo».
El trabajo en curso en OSU está programado para continuar hasta 2027, con la instalación planeada para el CERN en 2028. El detector Atlas actualizado ayudará a los científicos a explorar preguntas sobre el universo, lo que puede conducir al descubrimiento de nuevas partículas y mejorar nuestra comprensión de la materia oscura y el Bosón de Higgs.
Como dice Welch, el acelerador de partículas es «E = MC2 en la vida real», convirtiendo la energía de las partículas de alta velocidad en nuevas formas de materia que nunca antes se habían visto.
Rizatdinova resumió el espíritu colaborativo que hace posible la ciencia como esta.
«Somos colaborativos por naturaleza», dijo. «Si no somos colaborativos, no sobreviviremos».
Historia de: Mak Vandruff | Fotos de: Jason Wallace | casnews@okstate.edu
