Universidad de los Andes
Departamento de Física

El grupo de Física Experimental de Altas Energías participa activamente desde 1988 en experimentos con el acelerador colisionador de más altas energías del mundo, el Tevatrón del Laboratorio Nacional Fermi de Estados Unidos, Fermilab, situado en Batavia, Illinois. Hasta el momento el grupo ha participado en el laboratorio Fermilab en los experimentos de colisiones protón-antiprotón E-710 (1988-1991, ya concluido), en su continuación E-811 y en el experimento D Cero, desde 1991 como miembro oficial de esta gran colaboración internacional, codescubridora del quark top en 1995.

La colaboración internacional D-Cero incluye investigadores de varios países de América, Europa y Asia. El experimento D-Cero tiene como herramienta principal un sofisticado detector central de uso general, que permite investigación de frontera en física de los bosones W y Z, de los quarks pesados top y bottom, de las interacciones quark quark y quarkgluón, de la búsqueda del Higgs, de pruebas de modelos supersimétricos y de búsqueda de física nueva.

La labor investigativa del grupo en la colaboración D-Cero se centra en la "Física B", física de sistemas del quark bottom, buscando el entendimiento de estos sistemas, el significado de su comportamiento que revela la naturaleza de las interacciones fundamentales. Esta línea de investigación es de máxima actualidad e importancia en la física de altas energías porque ofrece las mejores condiciones halladas en la naturaleza para el estudio de la violación de la simetría de conjugación de carga y paridad en interaciones débiles ("violación CP"), estudio que permitirá ampliar el entendimiento de la estructura más fundamental de la materia más allá del actual "modelo estándar" de la física de partículas elementales. El trabajo del grupo de la Universidad de los Andes dentro de esta colaboración D-Cero se realiza en Colombia, en Ecuador y en Fermilab con actividades de hardware, software, simulación y análisis de datos.

Con el análisis de datos del experimento D-Cero el grupo contribuye al estudio de la "violación CP" midiendo la rata de mezcla a través de asimetrías observadas en los muones m⁺ y m^-, que resultan como productos de decaimiento del quark b.
 
 

También se analizan datos del experimento D-Cero para contribuir al estudio de la producción del quark bottom en colisiones protón-antiprotón a energías de 1800 GeV en el sistema de centro de masa, midiendo las secciones eficaces de producción a través del decaimiento directo del quark bottom en muones, o del decaimiento secuencial del quark bottom en quark charm y finalmente en muones.

Estudios fenomenológicos incluyen la mezcla en los sistemas B_d y B_s, además de las fracciones de decaimiento en los procesos B_d--> J/y + K_s , B_d--> K⁺+ p^-. Estos estudios fenomenológicos resultan centrales para el análisis de sistemas de quark b con datos futuros del experimento.

También trabaja el grupo en hardware, en instrumentación, detectores y electrónica del experimento D-Cero, tanto en el laboratorio Fermilab, como en la Universidad de los Andes. Así el grupo ha contribuido con el desarrollo, diseño, construcción y pruebas de parte de la electrónica del nuevo detector de vértice de silicio del sistema D-Cero, detector para ubicar con alta resolución el punto de procedencia de las partículas que resultan de la colisión protón-antiprotón, esencial para el análisis de los datos de la física B. En Bogotá, en el laboratorio de altas energías del Departamento de Física, equipado con un telescopio de muones atmosféricos con su electrónica correspondiente y sistema de adquisición de datos, la investigación se orienta hacia el estudio de nuevos tipos de detectores de centelleo con fibras ópticas para la transmisión de la luz del centellador al fotomultiplicador, detectores denominados de pixel en el experimento D-Cero.

Las instalaciones de laboratorio en Bogotá, en la Universidad de los Andes, instalaciones para instrumentación de detectores mejoran las futuras posibilidades en física de partículas sin aceleradores y en aplicaciones en otras áreas relacionadas, tales como electrónica rápida y detectores para astrofísica, biología y medicina. Esto, más la presencia activa en el laboratorio Fermilab como miembros de la colaboración D-Cero, da las condiciones necesarias para el entrenamiento de jóvenes físicos e ingenieros en las avanzadas tecnologías asociadas con la investigación en altas energías.

Se cuenta además con convenios de cooperación con la Universidad de Rochester y con la Universidad Estatal de Michigan en Estados Unidos, ambas universidades miembros de la colaboración D-Cero, convenios que contribuyen al desarrollo del programa de doctorado, del cual la física experimental de altas energías es una de sus líneas.

También se ha establecido una colaboración con el laboratorio Jefferson (Newport News, Estados Unidos). El objetivo de esta colaboración es participar en experimentos de fotoproducción de mesones vectoriales a partir de protones, con la intención de estudiar en detalle la estructura interna de los hadrones (neutrones y protones) que conforman la materia estable. Estos experimentos tienen lugar en el area experimental B del Laboratorio Jefferson, usando su detector de gran cubrimiento CLAS. El aporte de la Universidad de los Andes estará concentrado en el uso de fotones polarizados para sondear los protones. {Photoproduction of W Mesons of Protons with Linearly Polarized Photons". F.J. Klein, P.L. Cole. J.C.Sanabria. - Propuesta experimental aprobada por la colaboración CLAS.}.  Igualmente se están preparando propuestas expimentales para estudiar fotoproducción de extrañeza con fotones polarizados linealmente y fisión de núecleos pesados inducida por fotones.