Instituto de Física UC reúne a expertos internacionales para explorar los misterios del plasma de quarks y gluones, formado al inicio del Universo
El Instituto de Física UC fue anfitrión del 2º Workshop Latinoamericano de Efectos Electromagnéticos en QCD, un encuentro que abordó las colisiones de iones pesados y el rol de los campos eléctricos y magnéticos extremadamente intensos que se generan en la zona cercana al punto de colisión. Esta área de investigación, situada entre la Física de Altas Energías y la Física Nuclear, busca reproducir las condiciones del Universo temprano, cuando se formaron los plasmas de quarks y gluones, con el objetivo de comprender el origen y evolución de la materia y fenómenos que podrían cambiar nuestra visión del cosmos.
El workshop convocó a más de 30 investigadores de Estados Unidos, México, Brasil y Chile, en un evento mixto que reunió a científicos teóricos y experimentales, junto a sus estudiantes, en torno a la investigación sobre los efectos de los campos electromagnéticos intensos en la materia, regida por la cromodinámica cuántica, con el objetivo de profundizar en nuestra comprensión de las fuerzas fundamentales de la naturaleza y los componentes básicos de la materia.
La organización estuvo a cargo del profesor Enrique Muñoz, del Instituto de Física UC, en conjunto con investigadores del Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM; la Universidad Técnica Federico Santa María; la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo y la Universidad San Sebastián. Además, contó con el apoyo de la Vicerrectoría de Investigación UC a través del “”Fondo de Apoyo a la Organización de Reuniones Científicas y Seminarios 2025″.
Durante una semana, mediante presentaciones, sesiones de pósters, debates y colaboraciones, los participantes discutieron los últimos avances, marcos teóricos y estudios fenomenológicos en esta área de frontera, que requiere dentro de su enfoque experimental, de colisionadores de iones de alta energía como los disponibles en la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN.
El workshop contó con la participación de destacados investigadores, como el Dr. Alexandru Dobrin y el Dr. Fuqiang Wang (Purdue University), quienes trabajan en el análisis de señales del experimento ALICE en CERN, y del Prof. Gabor David (Stony Brook University), también un reconocido experto mundial en el análisis de señales del RHIC en Brookhaven National Lab.
“Un taller mixto como este impulsa la innovación y promueve la colaboración entre físicos teóricos y experimentales, lo que puede generar nuevas ideas. Sirve como plataforma para que los participantes conecten, compartan sus investigaciones y forjen relaciones profesionales que puedan resultar en futuras colaboraciones. El taller fomenta la resolución creativa de problemas al integrar diversas metodologías y perspectivas”, reflexiona Alexandru Dobrin.
“Incluso en el mundo actual, con numerosas opciones de comunicación, la interacción directa entre teóricos y experimentalistas es la forma más eficiente de promover la ciencia. Al comparar los cálculos teóricos con los resultados experimentales, es fundamental comprender las suposiciones o condiciones exactas que la otra parte planteó, a veces hasta el más mínimo detalle, que a su vez no suele incluirse en las publicaciones. Además, en mi experiencia, estos encuentros personales son los momentos en que surgen y se discuten nuevas ideas, como “qué se podría medir o qué se debería calcular”, exçplica el investigador Gabor David, de Stonybrook University.
“Estos investigadores compartieron sus últimos resultados, respondiendo preguntas y planteando nuevas interrogantes que surgen a partir de las mediciones experimentales, con el objetivo de que quienes formamos parte de la comunidad teórica podamos proponer explicaciones”, explicó Enrique Muñoz.
¿Qué es el plasma de quarks y gluones y por qué es importante?
La materia que nos rodea está hecha de “ladrillos” llamados átomos, cuyos núcleos están compuestos por protones y neutrones. Estos, a su vez, están formados por diferentes combinaciones de tres piezas más pequeñas: los quarks.
En condiciones normales, esos quarks nunca se separan y es imposible detectarlos en forma libre, ya que están fuertemente confinados dentro de los protones y neutrones. Sin embargo, si se logra colisionar iones pesados a muy altas energías, se puede producir una transición de fase, en la cual protones y neutrones se fragmentan, formando un nuevo estado exótico de la materia denominado “plasma de quarks y gluones”.
“Este estado fuertemente correlacionado posee interacciones entre los quarks que son mediadas por los gluones, así como las interacciones electromagnéticas están mediadas a través del intercambio de una partícula llamada fotón”, explica el investigador Enrique Muñoz.
“La cromodinámica cuántica es la teoría que describe la interacción fuerte responsable de la unión de los núcleos atómicos. Además, se sabe que estos campos electromagnéticos extremos se producen de forma natural en contextos astrofísicos, como en el interior de las estrellas de neutrones. Para la comunidad científica chilena, el taller ofreció importantes beneficios. El tema es actualmente un área muy dinámica en la física, que fomenta el diálogo continuo entre teóricos y experimentalistas. Como se destacó a lo largo del evento, esta investigación tiene una conexión directa con los principales colisionadores de partículas internacionales. En consecuencia, el taller facilitó debates en profundidad sobre los datos de estos experimentos a gran escala y proporcionó a la comunidad local una valiosa perspectiva sobre las futuras direcciones teóricas y experimentales del campo”, explica el investigador Cesar A. Bernardes, quien actualmente trabaja en CERN.
Estudiar las características de esa interacción fuerte es clave para la comprensión de las condiciones del Universo, la evolución de la materia y los procesos que llevaron a la formación de protones, neutrones y núcleos atómicos. Además, permite responder preguntas abiertas, como cuál el rol de los campos eléctricos y magnéticos intensos generados durante las colisiones, en la transición de fase y el “puzzle de los fotones”, relacionado con la emisión de fotones detectada en estas colisiones, que aún no se explica completamente con los modelos actuales.
Las proyecciones
Esta área de investigación presenta perspectivas muy prometedoras para la próxima década. Tanto el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) como el Colisionador Relativista de Iones Pesados (RHIC) están recopilando extensos conjuntos de datos, lo que facilitará mediciones de alta precisión en este campo.
“Esta riqueza de datos, a su vez, permitirá a los teóricos probar y refinar sus modelos con una precisión sin precedentes. Además, los datos actuales de estos colisionadores ya muestran indicios preliminares de los efectos de los campos electromagnéticos intensos en las colisiones de iones pesados. Este es un avance muy prometedor, ya que se espera que el análisis de conjuntos de datos más amplios produzca señales más definitivas y concluyentes”, afirma Cesar A. Bernardes.
La actividad reforzó el compromiso de la UC con la investigación de frontera y el fomento de las redes internacionales, posicionando a Chile como un actor relevante en la física de altas energías.
