La Física estudia lo más grande y lo más pequeño

Los que hacemos el periódico al que hemos llamado El Pulso del TM teníamos claro, al empezar a preparar el proyecto, que todos las personas que aparecieran en nuestro periódico debían tener en común el compromiso social porque las bases del concurso establecían como obligatorio un apartado al que había que denominar “reportero social”. Es decir, queríamos contar con personas que, con su trabajo, contribuyen a hacer nuestra sociedad un poco mejor. Por ello hemos entrevistado a profesores, deportistas, artistas, jóvenes universitarios o trabajadores….Tenemos hoy la ocasión de hablar con Enrique Fernández, catedrático de Física de la Universidad Autónoma de Barcelona, colaborador durante años con el CERN, director del Instituto de Física de Altas Energías de la Generalitat desde 1992 y miembro de la Real Academia de las Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Enrique conoce bien Logroño tal y como hemos sabido al preparar la entrevista y en la Casa de las Ciencias de nuestra ciudad ha dado varias conferencias sobre su campo de trabajo actual, la cosmología.

Enrique, los estudiantes de ESO hemos oído hablar del CERN y sabemos que en él se han hecho experimentos y descubrimientos muy importantes para el avance de la Física actual, pero desconocemos casi todo del trabajo que se realiza allí. ¿Podría decirnos qué es exactamente el CERN y cuál es su tarea?

El CERN es un laboratorio internacional cuya misión principal es la construcción y operación de Aceleradores de Partículas. En los aceleradores, como su nombre indica, se producen y se aceleran partículas elementales, tales como protones o electrones. Acelerar partículas quiere decir hacerles ir muy deprisa (generalmente en una trayectoria circular), comunicándoles más y más energía, hasta que se mueven a velocidades muy cercanas a las de la luz (que es la velocidad máxima a la que puede desplazarse cualquier cosa). Una vez que las partículas alcanzan la energía máxima que puede darles el acelerador, se las hace chocar. Por ejemplo en el acelerador LHC, el que más energía alcanza en el mundo actualmente, se aceleran protones que viajan en dos tubos muy cercanos, de 27 km de longitud, con una forma aproximadamente circular. En un tubo van en una dirección y en el otro en la contraria. Cuando se alcanza la energía máxima hay un procedimiento para que, en los puntos donde los tubos se cruzan, las protones que van en una dirección chocan de frente con los protones que van en la contraria, es decir, se produce una colisión.  Todo esto ocurre de manera muy rápida, en un segundo los protones se cruzan 40 millones de veces.

Lo que los físicos estudiamos es lo que ocurre en las colisiones. ¿Qué es lo que ocurre? Pues es algo casi mágico: los protones que chocan desaparecen y toda la energía que tienen se convierte en otras partículas distintas. Alguien podría decir que en esto no hay ninguna magia, por ejemplo si hacemos chocar una piedra contra otra, lo que sale de allí son muchos fragmentos de la piedra. Pero esto no es lo que pasa en el choque de los protones. Lo que sale de la colisión NO son los “fragmentos” de los protones, son otras partículas que no estaban antes en ninguna parte, sino que se crean a partir de la energía. Literalmente la energía se convierte en materia. Pues bien, esta conversión no ocurre de manera arbitraria sino siguiendo “leyes” muy precisas que se van descifrando poco a poco. Estas leyes son muy importantes pues no solo nos dicen como se crea la materia sino como se mantiene unida. Por ejemplo los protones y los neutrones se mantienen unidos en los núcleos de los átomos. Los átomos se mantienen unidos en moléculas, etc. Entender la estructura de la materia requiere entender cómo ocurre todo lo anterior.

Para estudiar las colisiones se necesita poder detectar las partículas que se producen en los choques de los protones iniciales, y eso es lo que hacen los Detectores de Partículas, que son grandes instrumentos colocados alrededor de los puntos de cruce a los que nos referíamos antes.  La responsabilidad de contruir y operar los detectores es compartida entre el CERN y lo que se denominan “Colaboraciones”, que son grupos de muchos físicos e ingenieros de muchas instituciones y países, que se organizan, a través de acuerdos formales,  para construir los detectores primero y para estudiar lo que ocurre en las colisiones, el  “análisis de la física”, después. Podríamos decir que los miembros de la Colaboraciones son “usuarios” del CERN. Pero el trabajo y la organización del mismo son tan complejos que todo el mundo trabaja en colaboración. En el CERN hay unos 2500 empleados pero en un día normal hay allí más de 2500 usuarios.

¿Cuál ha sido su colaboración con este centro de investigación? ¿Cuándo comenzó este trabajo y en qué consistió?

Yo comencé como usuario del CERN en 1985. Ya entonces había un acelerador (en el mismo sitio en que ahora está el LHC) que se llamaba LEP, y yo era miembro de una de las 4 Colaboraciones de LEP, en concreto una que se denominaba ALEPH. LEP (y el detector ALEPH) estuvo en funcionamiento hasta el año 2001 y fue un gran éxito. También estuve involucrado en el comienzo del acelerador LHC.

Cuando se constituyó el CERN, en el año 1952, los paises miembros decidieron crear una Comisión, con un miembro de cada país, para planificar la física de partículas en toda Europa. A esa comisión se la denominó ECFA (European Committee for Future Accelerators). Yo fui delegado español en dicha comisión, y después de 3 años como miembro, me eligieron como presidente de ECFA (3 años más). El presidente de ECFA es miembro del Consejo del CERN, que es el máximo órgano de gobierno, así que fui parte de ese organismo el trienio 1996-1998.

En el año 2003 fui nombrado (por el Consejo del CERN) miembro del llamado Comité de Política Científica (SPC) del CERN. Este comité asesora al Consejo del CERN en materia científica y está formado por 16 personas nombradas individualmente. Tiene importancia en el Gobierno del CERN, por ejemplo en nombrar a los candidatos a Director General (cada 4 años). De esa comisión fui primero miembro (hasta el 2008) y después Presidente (2009-2011). El Presidente del SPC también es miembro del Consejo. Durante este periodo comenzó a funcionar el LHC y fue muy interesante ver “desde dentro”, como ocurrió.

¿Le gustó trabajar en ello?¿Por qué?

Pues sí que me gustó. En primer lugar el trabajar en ALEPH desde el principio. Dentro de ALEPH yo tuve varias responsabilidades, en paralelo la de empezar un grupo en Barcelona desde cero. ALEPH fue un muy buen experimento desde el punto de vista científico, en gran medida porque estaba dirigido por Jack Steinberger a quien dieron el Premio Nobel de Física en 1988 (por un trabajo realizado muchos años antes).

La presidencia de ECFA y del SPC también me gustaron, ya que uno tiene que estar muy al tanto de todas las iniciativas científicas importantes en este campo, no solo en el CERN sino en todo el mundo. Pero como más disfruté fue como físico de ALEPH.

 

Me he estado informando y sé que actualmente desarrolla su trabajo en el IFAE ¿Qué es exactamente el Instituto de Física de Altas Energías? ¿Cuáles son los proyectos más importantes que se están desarrollando ahora mismo en este Instituto?

El Instituto de Física de Altas Energía (IFAE) fue creado en 1991 por el gobierno de Cataluña con el objetivo de participar en los experimentos del CERN y beneficiarnos así de la pertenencia de España a dicha organización. El IFAE empezó con unas 12 personas en 1991 y hoy tiene alrededor de 150 personas, entre físicos, ingenieros, técnicos y administrativos. Yo fui el Director del IFAE desde su creación en 1991 hasta el 2008.

En el IFAE también nos hemos diversificado ya que además de la física de partículas en sus vertientes teórica y experimental también investigamos en otros campos cercanos: en colisiones de neutrinos con protones y neutrones (un experimento que se realiza en un acelerador en Japón), en estudio de rayos gamma de muy alta energía provinientes del espacio (los experimentos MAGIC, en La Palma, y CTA) y en Cosmología Observacional (proyectos PAUS y DES). El IFAE fue distinguido como centro “Severo Ochoa”, de los que solamente hay unos 20 en toda España.

¿En qué campos de investigación trabaja usted actualmente en el IFAE?

Yo trabajo ahora mismo en los proyectos de Cosmología Observacional, PAUS y DES.

¿Por qué ha escogido trabajar en estos campos de la Física?

Mi interés en física de partículas surgió al terminar los estudios en la Universidad Complutense de Madrid. Pero siempre me interesó la cosmología, de hecho desde el comienzo de mi carrera. Al terminar LEP estuve pensando en cambiar de tema, primero empecé con los neutrinos (en los que había trabajado en EE.UU.), pero surgió la posibilidad de unirse a un experimento sobre cosmología (el DES, que son las iniciales de Dark Energy Survey). La enegía oscura es un tema del máximo interés en Física, y el campo en general está en ebullición. Así que en el 2004, dos investigadores del IFAE, y otros pocos de un instituto aquí en el campus de la UAB (el Instituto de Ciencias Espaciales de Cataluña), decidimos ir juntos a DES, involucrándones plenamente en este proyecto.

Damos las gracias a Enrique por la pormenorizada explicación que nos ha dado y por explicarnos de forma tan entendible su trabajo, que es realmente complejo.