Página Siete.- Las estimaciones científicas más conservadoras dicen que en la Vía Láctea hay 200 mil millones de estrellas y que el número estimado de galaxias es de 200 mil millones. Pero, toda esa materia apenas constituye una ínfima parte del Universo, explicó a Miradas Martín Alfonso Subieta Vásquez, PhD especialista en física de partículas, pues la materia y la antimateria sólo representan el 5% del cosmos que también está constituido en un 23% por materia oscura y en un 72% por energía oscura.
Subieta egresó del colegio Nuestra Señora de Itatí de La Paz en 1997 y luego de concluir la carrera de Física de la Universidad Mayor de San Andrés (UMSA) continuó sus estudios de maestría, doctorado y posdoctorado en la Universidad de Turín, Italia. Además, en Suiza, cerca de la frontera con Francia, trabajó en el Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) y formó parte de dos experimentos para detectar partículas elementales y producir antimateria.
Desde enero de 2014, Subieta es docente investigador de la carrera de Física de la UMSA e impulsa la formación de científicos bolivianos que retomen la tradición del estudio de rayos cósmicos y física de partículas, cuyos albores están relacionados con el observatorio de Chacaltaya.
Cuando se habla del CERN, se piensa en el descubrimiento del bosón de Higgs anunciado en 2012, pero Subieta aclaró a Miradas que en el acelerador de partículas, que tiene una circunferencia de 27 kilómetros y está a cien metros bajo tierra, se realizan varios experimentos, como el Atlas y el Compact Muon Spectometter (CMS), que permitieron el descubrimiento de la llamada partícula de Dios.
En determinados segmentos del anillo hay instrumentos montados para realizar mediciones específicas de las colisiones de partículas. "Lo interesante de estas colisiones es que reproducen los inicios del Universo, reproducen mini Big Bangs”, explicó el especialista.
A partir de la aceleración y colisión, por ejemplo, de un protón con otro protón o un antiprotón, se genera suficiente energía para producir mini Big Bangs y generar materia. Esto es posible a partir de la ecuación de Einstein: E=mc2, según la cual "entre la energía y la materia hay una directa proporción que depende de la velocidad de la luz”. "En otras palabras, mientras más energía se aplica a estas partículas, mayor materia se crea”.
Bajo esa lógica se generó el bosón de Higgs que sólo puede producirse en determinadas condiciones, pues se trata de una partícula supermasiva, del orden de 125 gigaelectronvolts, que son las unidades del micromundo. Un electronvolt se define como "la energía cinética que adquiere un electrón cuando está sujeto a un potencial de un voltio”, según Subieta.
El físico boliviano trabajó en dos experimentos del CERN. Uno de ellos se denomina A Large Ion Collision Experiment (Alice) en el cual se aceleran las partículas. La tesis de doctorado que elaboró Subieta se refiere a la razón entre los muones positivos y negativos que miden los instrumentos de Alice.
En su posdoctorado, Subieta participó en el experimento de antimateria: Antimatter Experiment Gravity Interferometry Spectroscopy (Aegis), que se realiza en otro anillo del CERN, que hace lo contrario del acelerador, pues desacelera partículas.
El anillo ralentiza las partículas para atraparlas con una tecnología denominada Trampa de Antimateria, pero también hay montados varios instrumentos para diferentes experimentos. Desde 2000 se estudia cómo producir antimateria y se producen átomos de antihidrógeno.
Lo que se hace con Aegis es producir átomos de antihidrogeno y mejorar la técnica para generar un as de antimateria. Además, se pretende responder interrogantes sobre el comportamiento de la antimateria frente a la gravedad.
Hay varias hipótesis. Por ejemplo, unas dicen que la antimateria debería comportarse igual que la materia y otras que debería ser repelida, por lo que también se habla de antigravedad. Son esas interrogantes las que se quieren resolver en el desacelerador del CERN. "Yo he formado parte de los inicios de la investigación y actualmente estoy todavía colaborando con ellos”, afirmó Subieta.
Las partículas de materia y antimateria tienen las mismas características de masa y otros valores cuánticos, pero, cada una tiene una carga opuesta, por lo que cuando se encuentran, un protón y un antiprotón por ejemplo, se aniquilan y producen una gran cantidad de energía.
Ahí surge otra gran interrogante, pues si la materia y la antimateria se aniquilan, ¿por qué en el Universo abunda la materia? "No existiría nada, algo debió pasar para que la antimateria se haga a un lado”, dijo el científico. Ahora se buscan fuentes de antimateria en el cosmos, pero no se han encontrado y la única forma de producirla es mediante colisiones. Tal vez la respuesta esté en la gravedad, que es lo que se investiga con Aegis, añadió.
Al principio de esta entrega se explicó que la materia y antimateria apenas constituyen el 5% del cosmos, pues lo que más abunda son la materia y energía oscuras.
Se sabe muy poco de ellas porque no interaccionan con la materia. Si bien el actual paradigma científico denominado Modelo Estándar predijo la existencia del bosón de Higgs, tiene limitantes para explicar el comportamiento de la materia y energía oscuras, tal como pasó con la física de Newton, que no podía explicar lo que pasa a velocidades cercanas a la luz, lo cual sí pudo hacer la física de Einstein.
El Universo está gobernado por cuatro fuerzas que son la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear débil y la nuclear fuerte, pero la materia y energía oscuras sólo interactúan con la fuerza de gravedad. La materia oscura fue descubierta por los astrónomos al observar que toda la materia de una galaxia no puede generar el campo gravitacional que genera aquélla; por ello se pensó que hay algo más que es responsable de aumentar el campo gravitacional. La materia oscura representa el 23% del Universo y no se la puede ver y no se la puede medir, pero convive con el mundo material y rodea todo. Sobre la energía oscura se sabe que es lo más abundante del Universo y que es responsable de su expansión y aceleración. "Cada vez se expande más y la responsable es la energía oscura”, aseguró Subieta.
El descubrimiento de la materia oscura significó una revolución en la física y a pesar de que no se sabe qué es, en el CERN se diseñan experimentos para medir la que se genera en los mini Big Bangs. Por el momento, sólo hay teorías que pueden resultar fantásticas y por nuestras condiciones tecnológicas no se pueden comprobar. Según Subieta, hay unos 10 experimentos dedicados a medir la materia oscura.
Antes de la construcción de los aceleradores y desaceleradores, los experimentos con partículas elementales se hacían a partir de colisiones naturales que ocurren en la atmósfera y generan radiación, que no es más que el movimiento de partículas, hacia la Tierra. En esos albores, el laboratorio de Rayos Cósmicos de Chacaltaya, que funciona desde fines de la década de los años 40, fue un referente e incluso dio lugar a un premio Nobel.
En las primeras décadas del siglo XX, el físico austríaco Victor Hess midió la radiación ambiental que se produce en la Tierra y pensó que al elevarse, aquélla debería ser menor. Pero, luego de subir a un globo y hacer sus mediciones, se llevó una sorpresa, pues a mayor altura la radiación aumentó. Así descubrió que la mayor fuente era el cosmos y no el planeta.
A partir de entonces se habló de partículas que se mueven por mecanismos galácticos e intergalácticos y bombardean la Tierra todo el tiempo. Y en diferentes lugares del mundo nacieron laboratorios para estudiar los rayos cósmicos y uno de ellos fue el de Chacaltaya, explicó Subieta.
En los años 40, en Chacaltaya trabajaron los físicos Cecil Powell de Inglaterra, César Lattes de Brasil y Giuseppe Occhialini de Italia, quienes en 1947 descubrieron el mesón pi o pión, lo cual fue posible porque en mayor altitud es más probable medirlo.
En ese entonces no había aceleradores y ésa era la forma natural de hacer física de partículas, explicó Subieta, quien sostiene que los rayos cósmicos han dado origen a la física de partículas y Bolivia jugó un papel importante puesto que el observatorio de Chacaltaya se creó oficialmente luego de las formulaciones de Powell y adquirió fama internacional después de que este científico ganara el premio Nobel.
Fue una iniciativa de científicos extranjeros y años después se involucró la universidad boliviana, ya que la carrera de Física se creó para formar investigadores para Chacaltaya. "Por ello nosotros deberíamos seguir una tradición de físicos de partículas”, afirmó Subieta.
Uno de los experimentos más antiguos que todavía está vigente se realiza con científicos japoneses y desde 1951 mide la intensidad de chubascos de rayos cósmicos, el cual se denomina Bolivian Air Shower Join Experiment (BASJE). Ahora también se trabaja con el Tokio Institute y el Riken, que son los centros más avanzados de Japón.
Los piones sólo se pueden detectar en Chacaltaya porque está a 5.240 metros de altitud. Pero, en el campus de Cota Cota, que está a 3.400 metros, se puede detectar muones y tal vez otras partículas más pesadas y masivas.
Cuando llega un rayo cósmico, interacciona con la atmósfera y produce un chubasco de partículas como el pión, neutrones, protones, electrones, positrones, gammas o muones. Son partículas extraterrestres que pueden venir del cosmos, del Sol, de la galaxia o de otras galaxias, a partir, por ejemplo, de la actividad nuclear de algunas estrellas. "Nos están atravesando todo el tiempo”, dijo Subieta al mostrar los instrumentos con los que detecta las partículas.
En el laboratorio que visitó Miradas hay cristales o centelladores que tienen la propiedad de emitir luz cuando los atraviesa una partícula. Por ejemplo, un centellador del tamaño de una botella PET de 500 centímetros cúbicos, en 10 minutos, fue atravesado 335 veces por las partículas, como comprobó Miradas al ver el contador de los instrumentos electrónicos montados en el laboratorio. Cada vez que una partícula atraviesa el detector, un osciloscopio acoplado muestra un pulso.
"Es radiación invisible”, dijo Subieta, quien explicó que para discriminar el tipo de partícula se debe instalar más instrumentos. En una segunda visita al laboratorio, el científico mostró un cristal de plomo de 300 kilos que sirve para discriminar al muón.
El hecho de que se pueda montar los detectores en el país es formidable, afirmó el científico, al explicar que hay escasez de investigadores. En Bolivia, que forma parte del CERN, sólo se cuenta con tres o cuatro especialistas y la idea que se tiene en la carrera de Física es captar más gente para crear grupos sólidos como los que tienen los países vecinos, como Chile, Brasil y Argentina.
Subieta espera que más jóvenes incursionen en la física de partículas, pues, además, en estas áreas de la investigación hay más probabilidades de hacer posgrados en el exterior. "Falta gente, estamos con un déficit tremendo de gente”, afirmó.
Además añadió que la física ya no se hace como en la época de Einstein, en la cual el científico trabajaba aislado en su laboratorio, pues ahora se realizan experimentos grandes. Por ejemplo, en el Auger, que es el mayor observatorio de rayos cósmicos del mundo, ubicado en Mendoza, Argentina, trabajan 30 países, entre los cuales también está Bolivia. El país debe preparar y enviar gente. "Tenemos que subirnos al tren del saber”, concluyó Subieta.
La materia y antimateria representan el 5% del cosmos que también está constituido en 23% por materia oscura y en 72% por energía oscura.
