Si hay algo que caracteriza al CERN es la colaboración. La Organización Europea para la Investigación Nuclear surgió en la posguerra como un centro de investigación en física de clase mundial. Hoy, atrae a científicos de todo el mundo en busca de conocimiento. ¿Cuál es el origen de nuestro universo? ¿Y la naturaleza de la materia? Si estamos más cerca de encontrar respuestas a estas preguntas, mucho se debe a la contribución del CERN.

CERN alberga Large Hadron Collider (LHC), el acelerador de partículas más grande y poderoso del mundo, de unos 27 kilómetros de extensión. Cuatro grandes experimentos en física de altas energías se están realizando en sus instalaciones: Alice, Atlas, CMS y LHCb. Todos ellos con la participación de cientos y miles de científicos distribuidos alrededor de 100 países. Brasil se destaca como uno de los países que contribuye a los cuatro experimentos.

Además de la colaboración científica, también formamos parte del sistema de grid computacional de CERN, el más grande del mundo, que distribuye los datos generados por el LHC. En Brasil, hay tres puntos de distribución de esta grid, llamados Tiers: en la Universidade do Estado do Rio de Janeiro (UERJ), el Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF) y la Universidade Estadual Paulista (Unesp). La idea es que los científicos tengan acceso a estos datos, independientemente de su ubicación geográfica, para generar resultados científicos. Desde 2015, Brasil también ha participado en LHCONE, una red exclusiva que facilita este tráfico de datos.

Fue esta infraestructura global informática distribuida la que permitió a los físicos anunciar la existencia del bosón de Higgs en julio de 2012, uno de los mayores descubrimientos de la física en la actualidad. Uno de los investigadores involucrados fue el brasileño Thiago Tomei, de la Unesp. Para él, estar en CERN es una oportunidad para hacer ciencia de punta en una gran facility.

"CERN tiene una política de inclusión, donde todas las nacionalidades son bienvenidas", dijo el investigador.

Sampa chip

Todo cambió cuando Brasil lideró el desarrollo tecnológico de un componente clave para el proyecto Alice, el chip Sampa. La demanda vino del CERN porque toda la electrónica del experimento necesitaba ser reformada para una tasa de colisión más alta. Se necesitaba una solución para almacenar continuamente más datos en menos tiempo, ya que la nueva generación del acelerador LHC, de alta luminosidad, podrá producir un volumen de datos de hasta 50 veces mayor.

Con el apoyo de Fapesp, surgió el proyecto en la Universidade de São Paulo (USP), involucrando al Instituto de Física y Escola Politécnica.

"Desde 2012, buscábamos una forma más efectiva de contribuir al experimento, no solo el análisis de datos", dijo el investigador Marcelo Munhoz, líder del proyecto.

El chip Sampa es un circuito integrado con más sensores tolerantes a la radiación. Su tecnología de microprocesamiento se puede aplicar en otras áreas, como la medicina y la museología. Según Alexander Kluge, coordinador de electrónica del proyecto Alice, antes del Sampa se tiraban 100 veces más datos en las colisiones. Con él, será posible tomar 14 mil millones de fotos por segundo, lo que aumenta las posibilidades de registrar eventos raros.

CERN decidió adoptar la solución brasileña y, después de la aprobación del Comité Internacional, se fabricaron 50.000 chips y 20.000 placas para reemplazar todos los componentes electrónicos del proyecto Alice. Las primeras pruebas se realizaron a mediados de 2020 para la reanudación del experimento, programada para 2021. "Aprendimos mucho porque era uno de los chips más complejos fabricados en Brasil", dijo Wilhelmus Van Noije, investigador de  Escola Politécnica. Sampa ya está siendo adoptado en aceleradores más pequeños en los Estados Unidos y hay conversaciones para su uso en el proyecto Sirius de CNPEM.

Colaboración de Brasil con CERN: oportunidades y desafíos

El desempeño brasileño en el proyecto Sampa abrió puertas para que el país sea visto por su gran potencial en el desarrollo tecnológico. Hasta el punto de discutirse la participación de Brasil como país miembro asociado del CERN, es decir, como contribuyente para el sustento de la organización. Hoy CERN tiene 23 países miembros, la mayoría de ellos europeos.

En colaboración científica, CERN tiene un acuerdo de cooperación con Brasil firmado en 1992. Desde entonces, las universidades brasileñas han negociado directamente la participación de sus científicos en proyectos internacionales. Esto permitió que el laboratorio Sprace de Unesp tener el poder computacional para integrar el proyecto CMS y a Fapesp para financiar el chip Sampa. Se han firmado otros acuerdos con países latinoamericanos, y en total, más de 500 investigadores latinoamericanos han asistido al CERN a lo largo de los años.

Uno de los obstáculos termina siendo el alto costo de vida en Suiza. "Incluso si hay muchos talentos en las universidades latinoamericanas, es cada vez más difícil para ellos venir al CERN y pasar un período con sus pares extranjeros", evalúa el responsable por las relaciones con América Latina del CERN, Salvatore Mele.

Hoy en día, CERN ofrece programas para facilitar el intercambio de visitantes, como el Summer Students, de ocho semanas, que recibe cientos de hojas de vida de los jóvenes estudiantes de países no asociados. También está el Programa para Profesores de la  Educación Secundaria, que apareció en Portugal para facilitar la ida de los profesores brasileños al CERN, a menudo financiados por las escuelas privadas.

Otras iniciativas de las universidades brasileñas, como la USP y Unesp, son las masterclasses en las asignaturas STEM - ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas. Un ejemplo es el IPPOG, red internacional para divulgación científica de física de partículas que ayuda en la educación informal de ciencias en la educación secundaria.

La conectividad es importante para que los científicos de todo el mundo produzcan resultados a partir de los datos generados por el LHC, pero el hecho de que ellos tengan acceso a estas informaciones no reemplaza la interacción que habrían tenido al pasar un período en CERN ya que el intercambio de conocimiento es lo que transforma a estos jóvenes investigadores en profesores exitosos en sus países de origen. Según Eckhard Elsen, director de Investigación y Desarrollo del CERN, se trata de una nueva forma de pensar.

"Cuando se expone a este ambiente internacional, su pensamiento se acelera. Cuando uno se va a casa, no se va totalmente a casa", dijo Eckhard.

¿Qué podemos aprender con CERN?

Para la Directora de Relaciones Institucionales, Charlotte Warakaulle, uno de los puntos clave es la inversión en jóvenes investigadores, para garantizar la estabilidad de la financiación. Este también fue un tema planteado por el investigador Marcelo Munhoz, de la Unesp. "Uno de los factores que contribuyeron al éxito del proyecto Sampa fue el apoyo de Fapesp para la contratación de mano de obra", dijo.

Según la directora de CERN, el diferencial de la institución es su modelo de colaborativo.

"Lo que es único en el CERN es que aprendemos unos con otros. Vemos que podemos aprender mucho con Brasil. Si hay una cosa que caracteriza al CERN es la capacidad de trabajar juntos en beneficio de todos. No es una carretera de sentido único. Tenemos mucho que ganar al tener a Brasil a bordo".

La innovación siempre ha estado presente en CERN: pocos lo saben, pero allá donde Tim Berners-Lee creó la World Wide Web. Actualmente, los países miembros están interesados ​​en la transferencia de tecnología y en trabajar estrechamente con empresas emergentes, incubadoras y aceleradores. "Brasil podría invertir más recursos y energía para hacer que las universidades cooperen más entre ellas", dijo Salvatore Mele.

CERN también fue una de las primeras organizaciones en obtener una licencia de TED, un modelo de conferencia que se hizo popular en Internet. Hoy, promueve conversaciones no solo sobre física. "CERN es mucho más que física. Estamos interesados ​​en los caminos que la ciencia está tomando", dijo la organizadora de TEDxCERN, Claudia Marcelloni. Creatividad, biotecnología e inteligencia artificial son algunos de los temas tratados.

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