Los investigadores Giovanna Cottin, Francisca Garay y Marco Aurelio Díaz fueron reconocidos con el Premio Breakthrough en Física Fundamental 2025
Conocido como el Óscar de la Ciencia, este premio se otorgó a miles de investigadores de más de 70 países, que desafían los límites del conocimiento humano y forman parte de cuatro colaboraciones experimentales en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN: ATLAS, CMS, ALICE y LHCb.
Los investigadores Francisca Garay, Giovanna Cottin, y Marco Aurelio Díaz con sus diplomas de reconocimiento del Premio Breakthrough en Física Fundamental 2025
El Premio Breakthrough en Física Fundamental reconoce y celebra los logros científicos extraordinarios de individuos, honra a los científicos y científicas como héroes de la sociedad, inspira a las futuras generaciones y promueve la ciencia a nivel global para el beneficio de la humanidad. En su última versión, el premio reconoció el impacto de la investigación desarrollada en el laboratorio de Física más grande del mundo, en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), una colaboración en la que participan académicos de nuestro Instituto de Física.
“Este reconocimiento es importante porque visibiliza la relevancia de la ciencia básica y la colaboración internacional. Personalmente representa una alegría muy grande, dado que valida años de trabajo colaborativo y riguroso, y simboliza cómo el esfuerzo conjunto de científicos de todo el mundo, incluyendo a quienes contribuimos desde Chile, puede impactar en la Física fundamental”, comenta la académica Francisca Garay.
“Es un tremendo orgullo recibir este reconocimiento, sobre todo para la Giovanna del pasado. Yo ya no soy parte de la colaboración ATLAS, fui miembro entre el 2013 y el 2017. Hice mi magíster y me doctoré tanto en Física Experimental como en Física Teórica de Partículas. Desde hace ya 10 años que trabajo muy conectada al CERN, realizando predicciones de distintos modelos para el LHC. El perseverar años atrás y terminar con éxito un PhD en ambas disciplinas, aún como parte de ATLAS, fue una cuestionada y astuta decisión. Y el esfuerzo y valentía que le puse a esa decisión hoy me regalan esta gran alegría, que comparto junto a mis queridos colegas del grupo de Física de Partículas en la UC, Marco Aurelio y Francisca, y otros colaboradores alrededor del mundo”, reflexiona la investigadora Giovanna Cottin.
¿Qué reconoció el premio?
El premio de 3 millones de dólares, que se utilizará para ofrecer becas a estudiantes de doctorado para que realicen investigación en CERN, se asignó en reconocimiento a 13.508 coautores de publicaciones basadas en datos de LHC Run-2.
El LHC es un acelerador circular de partículas construido en las instalaciones de CERN. Este está construido en un túnel bajo tierra y tiene 32 km de largo. En su interior es posible colisionar protones y otras partículas a velocidades tan altas, que, por un instante, recrean el origen de la materia. Dentro del acelerador existen varias instalaciones experimentales.
Los experimentos ATLAS y CMS son experimentos de propósito general que persiguen el programa completo de exploración que ofrecen los haces de protones e iones de alta energía e intensidad del LHC. Ellos anunciaron simultáneamente el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012 y continúan investigando sus propiedades.
ALICE estudia el plasma de quarks y gluones, un estado de materia extremadamente caliente y densa que existió en los primeros microsegundos tras el Big Bang. Mientras que el LHCb explora las diminutas diferencias entre materia y antimateria, la violación de las simetrías fundamentales y los complejos espectros de partículas compuestas (hadrones) formadas por quarks pesados y ligeros. Mediante estas pruebas extraordinariamente precisas y delicadas, los experimentos del LHC han llevado los límites de la física fundamental a límites sin precedentes.
La segunda ejecución del LHC, llamada Run-2, supuso un avance monumental para la física de altas energías, ya que por primera vez, los protones colisionaron a una energía en el centro de masas un 60 % superior a la de la primera ejecución, por lo tanto la energía más alta jamás alcanzada en un colisionador de partículas hasta el momento. “Este consistió en el segundo periodo de la toma de datos del LHC, entre 2015 y 2018. Durante esos años en ATLAS se acumularon 7 veces más datos que en Run 1 a una energía del centro de masa de 13 TeV. Esto permitió refinar las búsquedas de nuevas partículas y estudiar detalladamente las propiedades del Higgs, confirmando así el mecanismo de rompimiento de la simetría electrodébil que se destaca en el premio”, explica Giovanna Cottin.
Hasta la fecha, la colaboración ha publicado más de 400 artículos utilizando el conjunto completo de datos Run-2, como consecuencia del gran volumen de datos recopilados, la mejora de los algoritmos de reconstrucción y a la adopción de técnicas de análisis avanzadas, especialmente la adopción generalizada de algoritmos de aprendizaje automático.
Según indico la Fundación Breakthrough Prize, los cuatro experimentos galardonados fueron reconocidos por poner a prueba con gran precisión la teoría moderna de la Física de Partículas (el Modelo Estándar) y otras teorías que describen la Física que podrían estar más allá de él. Esto incluye la medición precisa de las propiedades del bosón de Higgs y la elucidación del mecanismo por el cual el campo de Higgs otorga masa a las partículas elementales; el estudio de interacciones de partículas extremadamente raras y estados exóticos de la materia que existieron en los primeros momentos del Universo; el descubrimiento de más de 72 hadrones nuevos y la medición de diferencias sutiles entre partículas de materia y antimateria; y el establecimiento de límites sólidos a las posibilidades de nueva Física más allá del Modelo Estándar, incluyendo la materia oscura, la supersimetría y las dimensiones extra ocultas.
Los orígenes de la colaboración de la UC con CERN
La relación del grupo de Altas Energías de la Facultad de Física con CERN se inició el año 2007 cuando la presidenta Michelle Bachelet visitó Suiza, acompañado por una comitiva en la que participó el profesor Marco Aurelio Díaz y se firmó un convenio entre el CERN y CONICYT que permitió la incorporación de la comunidad científica chilena en sus experimentos.
“Gracias a redes que se crearon en estancias postdoctorales, logramos iniciar la colaboración con en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC por su sigla en inglés),en paralelo a la Universidad Federico Santa María. Más adelante, entre el año 2009 y el 2020, tuvimos la oportunidad de trabajar en el Upgrade 2020 del detector de muones, partículas elementales masivas, similares a los electrones, específicamente del experimento ATLAS, gracias al apoyo de la Universidad”, recuerda Marco Aurelio Díaz, quien lideró esta iniciativa.
De forma colaborativa, los grupos chilenos construyeron 16 piezas que fueron ensambladas en la primera rueda de la “Small Wheel”, uno de los detectores del experimento diseñado para identificar el paso de partículas de muones y su trayectoria. Chile fue el único país latinoamericano que participó de la construcción de piezas del acelerador circular.
“Además de los investigadores, hay que destacar el apoyo de otros miembros de la Facultad de Física que jugaron un papel importante en el desarrollo de la Thin Gap Chamber de la Small Wheel , como Roberto Pinto, quien estuvo a cargo de todo lo relacionado con ingeniería electrónica y los aspectos mecánicos del transporte de los módulos, así como la colaboración de Daniela Domínguez, quien nos apoyó en la logística de trasladar las piezas construidas en nuestros laboratorios, mayoritariamente en pandemia a Valparaíso y luego a Suiza”, destaca Marco Aurelio Díaz.
