¿ Que es una colaboración científica en la física de partículas ?

Uno puede argumentar que las colaboraciones científicas han existido desde mucho antes de lo que llamamos ciencia moderna, desde los espectaculares cálculos (o experimentos) de  Eratóstenes para medir la circunferencia terrestre, pasando por Galileo, Robert Hook y Ole Romer en el siglo 17th por mencionar algunos casos. Estos indudables genios científicos se apoyaron de colaboradores y asistentes con altas habilidades tecnológicas y artesanales, lo cual les permitiría  llevar acabo sus experimentos y llegar a conclusiones que cambiarían la historia y la ciencia. En el caso de Eratóstenes, para calcular la circunferencia de la tierra era indispensable conocer con precisión largas distancias, en particular la distancia entre las ciudades de Alejandría y Siena, lo cual fue logrado (dependiendo a quien le creamos) con la ayuda de un ejército, caravanas con camellos o pagando a un hombre para caminar la distancia.

Como es de esperarse, cada comunidad científica tiene su propia solución o soluciones respecto a la forma de colaborar entre sus miembros con el objetivo de resolver sus problemas, responder sus preguntas y llegar a sus metas, en este texto en particular me voy a enfocar a las soluciones optadas en las colaboraciones experimentales de física de partículas y en especial de experimentos que usan aceleradores de partículas.

Desde principios del siglo 20, las colaboraciones experimentales  estudiando la física del átomo ya eran evidentes y la existencia de grupos experimentales como el de Ernest Rutherford en la Universidad de Manchester  eran reconocidos a nivel internacional. Muchos fueron los experimentos y descubrimientos realizados por los colaboradores y  estudiantes de Rutherford. Algunos de sus estudiantes y colaboradores formaron y encabezaron grupos experimentales en otras partes del Reino Unido, Europa y América del Norte. En aquel entonces la mayoría de los experimentos podrían ser realizados por un estudiante o estudiantes y posiblemente con la ayuda de algunos ingenieros y técnicos. Estos grupos, aunque pequeños (comparados con los de hoy), empezaban a valorar la importancia de contar con técnicos e ingenieros especializados en el desarrollo y mantenimiento equipo mecánico y eléctrico necesario para sus experimentos.

Hacia mediados del siglo 20, después de un intenso periodo de descubrimientos y desarrollos teóricos y experimentales que establecieron a la mecánica cuántica sobre bases firmes, la segunda guerra mundial irrumpe y desvía la atención de las mentes mas brillantes de la época  para formar una colaboración tecnológico-militar que tendría consecuencias históricas. En el proyecto Manhattan participaron nombres tan prominentes como Richard Feynman y Enrico Fermi y muchos otros físicos importantes que establecerían las bases de lo que hoy se conoce como el Modelo Estandard de partículas elementales.  Algunos de estos físicos impulsarían la creación de laboratorios de fisíca nuclear y aceleradores de partículas  durante las décadas de los años 50s y 60s,  en estos lugares se gestan las colaboraciones experimentales modernas. Tanto en Europa como en Norte América algunos de estos esfuerzos explícitamente rechazarían desde sus inicios cualquier desarrollo bélico, como es el caso del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) que recientemente cumplió 62 años y para el cual tuve la oportunidad y el privilegio de trabajar durante algunos años.

lhc-sim

Otros ejemplos de este tipo de laboratorios fue la creación de SLAC National Accelerator Laboratory en Menlo Park (California) slac_arialy el Fermi National laboratory (Fermilab) cerca de la ciudad de la ciudad de Chicago en los Estados Unidos. En la época de los años 70 y principios de los años 80, las colaboraciones experimentales inicialmente se conformaban por unas pocas decenas de personas si contamos ingenieros y técnicos involucrados en la construcción  y desarrollo de los detectores de partículas necesarios para los experimentos.fermilab El tiempo de planeación, desarrollo e instalación de los detectores así como la construcción de los aceleradores era de aproximadamente  un máximo de 10 años para los experimentos de mayor envergadura.

En la actualidad estas colaboraciones se conforman de varios cientos (y en algunos casos miles) de físicos, ingenieros y personal de soporte. ¿Por que tanta gente se han de preguntar? la respuesta esta en la escala de la tarea a realizar. El desarrollo y diseño de los  detectores puede tomar hasta mas de una década, después la instalación y  la toma de datos con estos detectores, el desarrollo de los análisis de datos y con ello  llevar acabo mediciones de propiedades físicas y la búsqueda de nuevos fenómenos y nuevas partículas. Al mismo tiempo se prepara la subsecuente publicación de resultados en revistas y conferencias especializadas. Cada una de estas tareas requiere del esfuerzo inmenso  de muchas personas y también de la explotación de recursos diversos distribuidos por todo el mundo, y todo esto requiere de un escrutinio muy alto debido a la complejidad de los experimentos. La forma de organización, estructura y cultura de trabajo  de cada colaboración es muy singular y depende mucho de los lineamientos puestos por los grupos fundadores de la colaboración. La comunicación y diligencia interna es muy especial ya que los responsables o lideres de grupos de trabajo no son en realidad jefes directos o indirectos de los miembros del grupo de trabajo, ya que estos generalmente pertenecen y reciben salarios de instituciones a las del líder o lideres del grupo de trabajo. Para dar una idea mas concreta de la escala, les comentó que la colaboración ATLAS, de la cual soy parte desde hace 6 años, se conforma de mas de 30oo científicos cuyas nacionalidades suman mas de 94.

atlas

La colaboración ATLAS fue constituida 1994 y en el año 2008 inicio la toma de datos como parte esencial del proyecto LHC. En el año 2012 junto con la colaboración CMS descubren el boson de Higgs que finalizo una intensa búsqueda de cerca de 50 anos. Un aspecto importante de estas colaboraciones es la dinámica interna y los intereses y habilidades que los distintos grupos e instituciones participantes aportan a los experimentos. Cabe mencionar que cuesta mucho dinero participar en estas colaboraciones y por lo general  científicos de piases de América Latina tienen dificultades para poder participar en ellas, sin embargo, desde hace un poco mas de dos décadas grupos mexicanos y brasileños, por mencionar un par de ejemplos, participan de manera exitosa en este tipo de colaboraciones. Próximamente abundare sobre los beneficios directos e indirectos que  para un país y su comunidad científica conlleva el participar en estas colaboraciones internacionales, es decir tratare de responder a las preguntas ¿Cual es el beneficio de participar en estos experimentos? y ¿Vale la pena esta participación?……  hasta pronto.

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