Calcular el infinito y más allá

Marianela Ríos (Agencia CTyS-UNLaM) – Se dice que los enigmas más grandes están escondidos en el cosmos y hallar respuestas a esos interrogantes implica, muchas veces, viajar a millones de años luz de distancia. En esa travesía se encuentran miles de científicos, que se sumergen en complejos cálculos matemáticos para seguir el rastro de las pistas que podrían explicar el origen y la evolución del universo.

Marcela Carena es una de ellos. Nacida en Buenos Aires, hizo sus estudios de grado en el Instituto Balseiro en Bariloche y de postgrado en la Universidad de Hamburgo, para luego trabajar en el Instituto Max Planck de Múnich y en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés). Radicada en Estados Unidos, esta científica argentina investiga la física de partículas y la cosmología en el Fermi National Accelerator Laboratory (Fermilab), en Chicago, donde es jefa de la División de Física Teórica. Desde hace casi 20 años, lleva adelante diferentes programas de pasantías con el objetivo de incentivar la capacitación de jóvenes investigadores y fortalecer los vínculos internacionales. 

Además, es miembro de la Academia Nacional de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales y en abril de 2021 recibió el Premio RAÍCES, un reconocimiento destinado a científicos, investigadores y tecnólogos argentinos que residen en el exterior y colaboran activamente con el fortalecimiento del Sistema Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación.

En esta entrevista, repasa los avances en el terreno de la física de partículas y de la cosmología y destaca la posible construcción del Laboratorio Andes en San Juan, el primero subterráneo de Latinoamérica que ofrecería oportunidades únicas para explorar el universo.

¿Qué avances importantes hubo en los últimos años en la física de partículas?

Hay preguntas en las que hemos avanzado muchísimo como la relacionada con el descubrimiento del Bosón de Higgs, al que también se lo llama "la partícula de Dios". Esta partícula está asociada con el mecanismo de Higgs, es decir, aquello que le da masa a todas las partículas fundamentales, incluyendo a las tres que básicamente forman toda la materia que conocemos: nosotros y las estrellas. Si las partículas no tuvieran cierta masa, se moverían a la velocidad de la luz y el mundo, tal como lo conocemos, no sería posible.

Pero, todavía, hay cosas que no entendemos. En algún momento, instantes después del Big Bang -esa gran explosión que, de acuerdo a las actuales hipótesis, dio comienzo al Universo-, hubo un cambio que se llama “Transición de Fase”. Ahí fue donde el campo de Higgs, que es un campo de energía invisible que permea todo el universo, se prendió -por así decirlo- y dio masa a todas las partículas fundamentales, tal vez con la excepción de los enigmáticos neutrinos. Los neutrinos son partículas muy ligeras que podrían explicar la razón de nuestra existencia: por qué hay más materia que antimateria. Lo que no sabemos es cómo ocurrió esa transición de fase del campo de Higgs. Este es uno de los misterios más grandes del universo, y es lo que estamos tratando de comprender, por ejemplo, con experimentos en el gran acelerador de partículas en Ginebra, llamado LHC, en el laboratorio CERN, donde trabajan físicos de todo el mundo y, por supuesto, de Argentina.

¿Y en Fermilab qué proyectos llevan adelante los científicos argentinos?

Hay un grupo muy importante de físicos argentinos que forman parte de Fermilab y muchos jóvenes científicos que vienen de diferentes universidades de nuestro país a trabajar allí por períodos cortos, en la parte de física experimental. Ahora están desarrollando una técnica avanzada para poder detectar señales de muy baja intensidad, como un electrón. La idea es que sirva para tratar de encontrar un posible tipo de materia oscura, que es muy liviana y difícil de hallar con otros aparatos. La materia oscura forma el 85 por ciento de toda la materia del universo y es la que hace posible que el universo en el que estamos se mantenga unido, pero no sabemos de qué está compuesta. Debido a que no sabemos exactamente qué es la materia oscura, su búsqueda es muy compleja y el trabajo del grupo de argentinos en Fermilab está relacionado con el desarrollo de nueva tecnología que podría ayudar, justamente, a buscar algún tipo de esa materia oscura.

¿Qué significó el Premio RAÍCES en tu carrera?

Me siento muy honrada de recibir el premio Raíces. Principalmente, es importante porque es una ventana para colaborar más eficientemente con el cuerpo de científicos argentinos de alto calibre que están empujando las fronteras del conocimiento en nuestro país. Permite establecer relaciones entre instituciones en Argentina y - en mi caso - Estados Unidos y dar a conocer las posibilidades que la ciencia ofrece de explorar de dónde venimos y hacia dónde vamos. También abre puertas para jóvenes científicos con el deseo de explorar los misterios del universo. Aparte de ofrecer oportunidades de investigación, es importante en el sentido de lo que llaman el modelo a seguir – el role model: ver gente más cercana a la cultura de uno que está haciendo ciencia de primera línea.

Espero que este Premio me dé la oportunidad, primero, de fomentar el Proyecto Andes, un laboratorio subterráneo que se espera construir dentro del túnel Agua Negra, entre San Juan -en Argentina- y Coquimbo -en Chile-, que es súper interesante y ofrecería una oportunidad única para el país y América Latina de continuar haciendo física de primer nivel con experimentos en nuestro suelo; siguiendo los pasos del experimento Auger en Mendoza, para explorar rayos cósmicos y entender su composición. Me encantaría que pudiéramos usar este vínculo que se creó con el Premio para poner más fuerza y agrandar esta relación con universidades de diferentes lugares en Argentina para atraer a más personas a que se interesen en la física y la ciencia. 

Mencionaste el Proyecto ANDES… ¿Por qué crees que es importante el desarrollo de este Laboratorio?

El Andes Lab podría ser el primer laboratorio para mirar propiedades de las partículas de materia oscura y también neutrinos de supernova (partículas elementales débilmente interactivas, producidas durante la explosión de una estrella) del Hemisferio Sur, y de ahí su gran importancia científica. Sería genial para Argentina porque abriría muchas posibilidades para científicos jóvenes de hacer ciencia de primer nivel en un laboratorio “en casa”, como en Auger. Además, atraería a los mejores físicos de diferentes lugares del mundo para traer sus experimentos a nuestro suelo.

En el aspecto teórico, mi deseo es que los jóvenes que se educan en la licenciatura en Argentina, puedan desarrollarse y crecer en las mejores universidades y laboratorios de Estados Unidos y Europa con estudios de posgrado, y desarrollen nuevas técnicas y herramientas -como las relacionadas con inteligencia artificial, instrumentación y computadoras quánticas - y aprendan las nuevas ideas y tecnologías -  para que después retornen a Argentina  para hacer avances científicos de primer nivel  y para a educar a las siguientes generaciones. Desde la parte experimental, hay que crear más laboratorios, obviamente aprovechando la colaboración con otros países donde hay científicos argentinos trabajando, que es la mejor forma de hacerlo. Así, se forma una cadena donde cada uno va a contribuir desde su lugar. 

En 2004 iniciaste un programa de pasantías para estudiantes de grado de Argentina y Latinoamérica. ¿Qué te motivó a crearlo?

Yo me fui de Argentina cuando terminé mi licenciatura en el Instituto Balseiro, para hacer el doctorado en Alemania. Cuando uno se va a estudiar afuera, pierde contacto con lo que se hace en el país. Después de vivir 10 años en Europa, me mudé a Estados Unidos y, cuando me asenté un poco, decidí que era un buen momento para pensar en formas de reconectarme con mi país y devolverle un poco lo que me había dado durante mi etapa de formación como científica.

Entonces pensé en este programa como una experiencia enriquecedora para las nuevas generaciones. Contribuir a abrir puertas que tal vez yo no tuve en su momento porque antes había menos conexión a nivel internacional. Para mí, es un placer contribuir al desarrollo de jóvenes científicos aunque sea en pequeña medida. En estos últimos años he tenido la posibilidad de contribuir como integrante del directorio de Fermilab en el área internacional, particularmente en Latinoamérica, y en apoyar al grupo de científicos argentinos experimentales que están trabajando en Fermilab a colaborar con Argentina.

¿Cómo considerás que evolucionó la cooperación internacional en el ámbito de la investigación científica y tecnológica?

Pese a los muchos desafíos que la ciencia básica debe afrontar en Argentina, creo que los programas de cooperación con el exterior han evolucionado positivamente. En mi experiencia desde el 2004 a esta parte, siento que los vínculos han crecido y se han puesto más fuertes. 

Estoy contenta de mi pequeña contribución al esfuerzo de argentinos en el exterior para fortalecer los vínculos con científicos de nuestro país y espero continuar con esta tarea de abrir las puertas a jóvenes argentinos. En Argentina, hay científicos increíblemente brillantes que hacen investigación de primera línea y educan a las generaciones del futuro. Para mí, es un placer y un honor trabajar con ellos, así que espero que esto siga creciendo.

¿En qué cuestiones difiere hacer ciencia en Argentina con otra parte del mundo?

Desde el punto de vista del intelecto, no hay diferencia. Pero desde el punto de vista de las posibilidades, sí. Todos necesitamos lo que nosotros llamamos un "baño térmico". Con esto me refiero a que el mundo está tan interconectado que yo no puedo estar haciendo ciencia en mi oficina  en  Chicago sin hablar con gente de Europa, Australia o Argentina. Es muy importante fortalecer los vínculos de cooperación, participar en experimentos a nivel internacional y tener oportunidades de crecer vía intercambio de ideas a nivel global. 

En segundo lugar, me parece que cuando tenés proyectos que tienen que ver con grandes infraestructuras, como experimentos globales en laboratorios internacionales, hay una barrera en el apoyo financiero y en la continuidad de ese apoyo, más precisamente. Es por eso que es vital crear infraestructuras en Argentina, como el actual experimento Auger o el posible Laboratorio Andes en el futuro, que permitan desarrollar conexiones con la industria local y desarrollar capacidades locales. Esto permite crecer y adquirir experiencia para, por un lado, colaborar a mejor nivel internacional y, por el otro, atraer a científicos de primer nivel a venir a hacer sus experimentos en Argentina.

En la ciencia, todos necesitamos ser validados y evaluados por nuestros pares. La cooperación y competencia con nuestros pares en Argentina e internacionalmente es esencial para avanzar la frontera del conocimiento. Argentina tiene una enorme riqueza en capacidad científica y tecnológica y es de gran beneficio el desarrollar proyectos internacionales de primer nivel, por ejemplo, en el campo de la física de partículas y cosmología, para atraer a científicos de todo el mundo a que vengan a  hacer sus experimentos en nuestro suelo. Esta es una oportunidad que no debemos desperdiciar.