Por Proyectos Innovadores, Universitarios Obtienen la Cátedra Marcos Moshinsky 2020

Por Crispín Barrera Ponce

  • Eric Vázquez Jáuregui, del IF, diseña un equipo para el estudio de neutrinos, es decir, partículas  
  • Jesús Alberto Toalá Sanz, del IRyA, investiga explosiones de estrellas 

    Argonmexico / Los investigadores Eric Vázquez Jáuregui, del Instituto de Física (IF), y Jesús Alberto Toalá Sanz, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA) del campus Morelia, ambas entidades académicas de la UNAM, obtuvieron, las Cátedras Marcos Moshinsky 2020 que tiene como objetivo impulsar y consolidar proyectos que contribuirán al conocimiento de las estrellas y al estudio de neutrinos.  
     
    Las Cátedras son financiadas por la Universidad Nacional a través del IF y por la Fundación Marcos Moshinsky, una asociación civil que apoya la ciencia en México. Se otorgan a jóvenes científicos mexicanos con trayectoria sobresaliente en su área de estudio. 

    Eric Vázquez Jáuregui desarrollará el primer proyecto en México para detectar y medir neutrinos, con lo que nuestro país se sumará a los estudios de neutrinos cercanos a reactores nucleares. 

    En tanto, Jesús Alberto Toalá Sanz combina astrofísica teórica y observacional en su trabajo, el cual se centra en la investigación de las estrellas evolucionadas en las etapas finales de su vida.  

    Búsqueda de neutrinos 

    Propuestos por el físico teórico austriaco Wolfgang Pauli en 1930, los neutrinos, es decir partículas, producidos en reacciones nucleares. La mayor fuente que se conoce de éstos es el Sol, pero también se originan en supernovas, el interior de la Tierra, reactores nucleares e inclusive en el cuerpo humano. 

    Aun cuando son muy abundantes, interactúan poco con la materia por lo que, para detectarlos cerca de un reactor se requieren equipos especiales que distingan ruidos de fondo producidos por rayos cósmicos, isótopos radiactivos, neutrones y rayos gama generados por el reactor nuclear, agregó Vázquez Jáuregui. 

    “Los neutrinos están por todos lados; de hecho, son las partículas más abundantes del Universo, después de los fotones (luz). Entonces, su estudio nos ha dicho mucho sobre cómo es el Universo. Pero también nosotros producimos neutrinos a través de aceleradores de partículas y los reactores nucleares”, detalló el investigador. 

    Dijo que la abundancia y características de estas partículas son inofensivas para el hombre y la vida en general; la mejor forma de estudiarlos es la creación de detectores especializados que permitan “observarlos” y conocer sus características. 

    El también miembro del departamento de Física Nuclear y Aplicaciones de la Radiación en el IF, diseña y construye actualmente un experimento con centellador líquido para detectar su presencia, el cual será colocado a unos metros del reactor nuclear que maneja el Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ), del Gobierno Federal, en el Estado de México. 

    La primera parte del proyecto -que inició a finales de 2019-, es el diseño del equipo con el sistema de adquisición de datos y el estudio de ruidos de fondo por medio de simulaciones para caracterizar, remover y discriminar entre los neutrinos y otras fuentes de radiación.  

    Vázquez Jáuregui abundó que en 2021 finalizará la construcción, calibración e instalación del equipo que consistirá en un “contenedor de acrílico que llenamos con un fluido (similar a un aceite transparente), que tiene la característica que al interactuar con partículas ionizantes emite luz. Alrededor de esta caja de acrílico colocamos fotomultiplicadores de silicio para observar la luz que emiten las interacciones de los neutrinos con el centellador”.  

    Los equipos -que serán construidos en el Laboratorio de Instrumentación para Detectores de Neutrinos y Materia Oscura- serán dos o tres módulos similares a cajas de 60 por 60 por 30 centímetros cada una, que contendrán aproximadamente 100 litros de fluido en total, precisó. 

    Remanentes de novas 

    Al explicar su trabajo, Toalá Sanz dijo: “Todas las estrellas pierden material al que llamamos vientos estelares, que son muy potentes cuando las estrellas están en su etapa final, y generan nebulosas a su alrededor. Yo me dedico a caracterizar estas nebulosas y estudio su química, temperatura y densidad para trazar la historia de estas estrellas”. 

    Su investigación se enfoca en las novas, eventos explosivos provenientes de estrellas viejas en agonía que ocurren cuando una estrella enana blanca agrega para sí (o acreta) material de otra. 

    “En este proyecto yo propongo estudiar unos sistemas, que se llaman novas, que son explosiones de estrellas en las últimas etapas de su vida. Lo que vemos es un sistema binario en donde una enana blanca acreta material de la estrella compañera, se la está comiendo”.  

    Y añadió: “por ciertas leyes de la física las enanas blancas aguantan cierto límite y explotan. Estas explosiones avientan material al medio interestelar y lo enriquecen con nuevos elementos químicos. Estas explosiones son tan violentas que se pueden detectar en rayos X”. 

    El científico comentó que de estos “cascarones” de novas, de los cuales solo se conocen dos, se enriquece el medio interestelar y se forman nuevas estrellas. 

    Abundó que el proyecto trata de caracterizar el gas que emite en rayos X, usando observaciones de los satélites de rayos X Chandra, de la NASA, y XMM-Newton, de la Agencia Espacial Europea. Una segunda fase es producir simulaciones detalladas de la evolución y formación de estos sistemas. 

    Como algunos estudios recientes de novas han demostrado que los remanentes experimentan cambios en décadas, José Alberto Toalá propuso utilizar remanentes de novas como laboratorios astrofísicos de evolución estelar, así como de física fundamental, que pueden ser estudiados en escalas de tiempos humanas.  
    Recurrirá a observaciones de rayos X y simulaciones hidrodinámicas para investigar la expansión y evolución del gas caliente en remanentes de novas.