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Un equipo científico con participación chilena en el CERN logró resolver un problema crucial para el experimento SND@LHC, que estudia neutrinos en el Gran Colisionador de Hadrones. El Dr. Jilberto Zamora Saá diseñó un escudo de neutrones para proteger los detectores de partículas, publicando su proyecto en la revista Journal of Instrumentation. Los neutrinos, partículas subatómicas esquivas, permiten investigar diversas áreas de la física. El ColdBox, diseñado en Chile, redujo la radiación de neutrones en mil veces, asegurando la calidad de los datos registrados.
Detectar partículas invisibles es como tratar de sacar una foto en la oscuridad total. Ese es el desafío que enfrentan los científicos en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN). Allí, en el laboratorio de física de partículas más grande del mundo, un equipo con participación chilena logró resolver un problema clave para que uno de los experimentos funcione correctamente.
El Dr. Jilberto Zamora Saá, director del Centro Teórico y Experimental de Física de Partículas (CTEPP) de la Universidad Andrés Bello (UNAB) e investigador del Instituto Milenio SAPHIR, diseñó un escudo de neutrones —una especie de “caja protectora”— que permite que los detectores del experimento SND@LHC puedan hacer bien su trabajo.
El proyecto fue publicado en la revista científica internacional Journal of Instrumentation dedicada a publicar investigación sobre instrumentación y detectores.
¿Qué son las partículas invisibles
El principal objetivo del experimento SND del CERN es el estudio de los neutrinos que se producen en las colisiones de protones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).
Los neutrinos son partículas subatómicas fundamentales que carecen de carga eléctrica y poseen una masa diminuta, casi nula, lo que les permite atravesar la materia prácticamente sin interactuar con ella.
Estos fragmentos de materia se originan en reacciones nucleares, como el núcleo del Sol, las explosiones de supernovas y colisiones en el universo profundo. De allí viajan libremente, atravesando planetas completos, estrellas e incluso el cuerpo humano. De hecho, cada segundo, billones de ellos -procedentes del Sol- atraviesan a las personas.
Estas partículas subatómicas permiten a los científicos estudiar el origen del universo y otros misterios de la física, como la materia y la antimateria, la materia oscura y el Modelo Estándar.
Asimismo, los neutrinos son tan difíciles de detectar que, para su estudio, los científicos construyen detectores de partículas muy sensibles, capaces de registrar las improbables interacciones entre los neutrinos y la materia, tal como ocurre en el experimento SND@LHC.
¿El problema? Dentro del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) hay una enorme cantidad de radiación compuesta por protones, neutrones y otras partículas, que afectan el desempeño de los detectores más sensibles, haciendo que estos dejen de registrar información útil y, por ende, dificultando el estudio de los neutrinos.
¿Cómo funciona?
“El detector SND tiene unas láminas denominadas emulsiones nucleares, que son el equivalente a una película fotográfica antigua, de las que se velaban si le entraba mucha luz”, explicó Jilberto Zamora Saá, director del CTEPP UNAB.
“En nuestro caso, la radiación y particularmente la interacción de los neutrones con las emulsiones nucleares, es el equivalente a ’velar’ el rollo fotográfico del experimento, por lo tanto, la información registrada es de muy mala calidad. Entonces, lo que necesitamos es reducir la cantidad de neutrones”, agregó el académico.
La solución fue diseñar una estructura capaz de bloquear gran parte de esos neutrones antes de que lleguen al detector. Este sistema, conocido como ColdBox, fue diseñado por Jilberto Zamora Saá en Chile mediante simulaciones computacionales avanzadas y luego fue construido por un equipo técnico especializado, todos de la Facultad de Ciencias Exactas de UNAB.
Tecnología de Chile para el mundo
Los resultados fueron contundentes: el escudo reduce la radiación de neutrones en más de mil veces, permitiendo que el detector funcione correctamente y registre datos confiables.
“Funcionó tan bien que, dentro del sistema, los instrumentos prácticamente no detectaban neutrones, porque el nivel era demasiado bajo”, comentó el académico.
Para el profesor Zamora, además, este logro demuestra las capacidades que existen y que pueden ser potenciadas tras la incorporación de nuestro país como Estado miembro asociado del CERN.
“En Chile podemos hacer tecnología compleja, que funciona y que es útil en los experimentos científicos más importantes del mundo”, concluyó Zamora.
Referencia:
D. Abbaneo, S. Ahmad, R. Albanese, A. Alexandrov, F. Alicante, F. Aloschi, K. Androsov, C. Asawatangtrakuldee, M.A. Ayala Torres, N. Bangaru. The SND@LHC neutron shielding. Journal of Instrumentation (2025). DOI: https://doi.org/10.1088/1748-0221/20/12/T12002.
