El Dr. Claudio Dib fue escogido como el representante del país dentro un grupo de expertos latinoamericanos que velarán por impulsar y canalizar proyectos de infraestructura de investigación de gran envergadura en la región.

Con el fin de potenciar una estrategia latinoamericana para el desarrollo de iniciativas de alta energía, cosmología y astropartículas, el Centro Internacional de Física Teórica (ICTP) impulsó la creación de un organismo que cuenta con la representación de varios países latinoamericanos, entre ellos Chile, siendo su representante el académico del Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María, Dr. Claudio Dib.

La entidad nace como resultado de la III Reunión Ministerial de Ciencia y Tecnología de Iberoamérica, desarrollada el 2018 en Guatemala, en la que se propuso la necesidad de promover y apoyar las iniciativas científicas a través de diversos mecanismos, entre ellos la Estrategia Latinoamericana de Infraestructuras de Investigación (LASF4RI). En este contexto, el grupo de High Energy, Cosmology and Astroparticle Physics (HECAP) del ICTP, constituyó la comisión denominada High Level Strategy Group en América Latina, la que tiene como objetivo principal canalizar, asesorar e impulsar el desarrollo de iniciativas en dicha región.

“Este Consejo o Foro a nivel latinoamericano nace para promover la infraestructura de investigación en áreas de alta energía, cosmología y astropartículas. Por ejemplo, el Laboratorio ANDES es una de estas iniciativas. La comisión es una entidad que reúne a representantes de varios países, para coordinar iniciativas de infraestructura de investigación en Latinoamérica, para establecer las colaboraciones y unir esfuerzos a fin de compartir la pericia de la comunidad mundial”, explicó el Dr. Dib.

El Grupo de Estrategia de Alto Nivel operará como una organización que reunirá voluntades científicas de los países latinoamericanos, con colaboración de Europa y de Norteamérica. “Esto podría significar que, si existe una buena iniciativa científica, ésta pueda quedar respaldada por un organismo latinoamericano experto”, acotó Dib, añadiendo que la nominación y confirmación en este grupo de expertos “ha sido muy grata, al sentir el valor que tiene para los colegas de mi país el trabajo que uno hace”.

En este contexto, junto al proyecto del Laboratorio ANDES cuya parte chilena coordina el profesor Dib, el grupo valora iniciativas como la futura instalación del Observatorio Cherenkov Telescope Array (CTA) en el norte de Chile. “Se trata de la infraestructura más grande del mundo para la observación del cosmos en rayos gamma, iniciativa principalmente europea y norteamericana, que se instalará en Chile. La idea, en parte, es ir asumiendo roles más importantes en este tipo de iniciativas en el futuro. Que un proyecto como ese se instale en Chile es una gran oportunidad para invertir en su gente y desarrollar industria de alta tecnología. Y por supuesto hay otros proyectos en vista, tanto en Chile como en otros países latinoamericanos”, finalizó el académico.

Denominado como el “Descubrimiento del Año” en el mundo científico el año 2018, la superconductividad del grafeno fue revelada experimentalmente gracias a la destacada contribución teórica de un grupo de investigadores de la Institución.

Con descubrimientos ligados a la fibra de carbono o radioterapia avanzada, el 2018 fue un año de importantes avances científicos, entre ellos, uno que revolucionó a la comunidad de físicos en el mundo. Se trata de la superconductividad del grafeno, descubierta por un equipo del Massachusetts Institute of Technology (MIT) en EE.UU., la que se basó en la contribución teórica de un grupo de investigación de la Universidad Técnica Federico Santa María, quienes en el 2010 predijeron por primera vez este fenómeno.

El grupo del Departamento de Física conformado por Eric Suárez, Patricio Vargas, Mónica Pacheco, Zdenka Barticevic y el exalumno, Julián Correa, logró determinar teóricamente que un sistema compuesto por dos capas de grafeno rotadas podría presentar fenómenos de superconductividad o de ferromagnetismo, una situación impensada a la fecha. “El 2010, estudiando dos capas de grafeno, descubrimos que rotadas en cierto ángulo (llamado más tarde “ángulo mágico”), los electrones del material tienen velocidad cero, se detienen, lo que podría generar fenómenos de interacciones colectivas”, explica Eric Suárez.

Para entender esta situación, el investigador asemeja la superconductividad a un fenómeno social. “Similar a esto, sería un grupo de personas que se está moviendo de manera apurada, como ocurre normalmente, y de pronto las reunimos en una habitación sin posibilidad de salir. Por esa situación, eventualmente, comenzarán a interactuar”. Por definición, agrega Suárez, “la superconductividad permite la transmisión de corriente eléctrica sin resistencia”.

“Desafortunadamente existen muchos materiales superconductores, pero todos a muy bajas temperaturas, la temperatura más alta lograda es alrededor de -70 grados Celsius, lo que hace difícil su aplicación en la vida cotidiana. La superconductividad a temperatura ambiente es el gran reto que permanece aún para los físicos”, declara el investigador.

Contribución pionera

Sin embargo, la investigación del MIT, liderada por el físico español Pablo Jarillo-Herrero, logró una hazaña impensada para la comunidad científica descubriendo el “ángulo mágico” de 1.1 grados rotando dos capas de grafeno. Esta orientación especial de la bicapa de carbono, cambió radicalmente las propiedades de la doble placa convirtiéndola en un aislante y luego, con la aplicación de un campo eléctrico más fuerte, en un superconductor.

“Este hallazgo se convirtió en una especie de terremoto para la comunidad científica. Muchos no lo creían y decenas de grupos experimentales trataron de replicarlo logrando resultados exitosos, por lo tanto, hoy en día no hay ninguna duda de este fenómeno. Luego de este descubrimiento, muchos científicos experimentales han redireccionado su trabajo buscando encontrar otros materiales con estas características. Nosotros nos sentimos orgullosos pues nuestro trabajo teórico, pionero en el tema, ha sido reconocido como relevante para estos investigadores del MIT y para muchos otros que han continuado con esta investigación”, destaca el profesor del Departamento de Física.

Asimismo, Suárez agrega “lo que resulta completamente alucinante es que tienes dos capas de grafeno que separadas no son superconductoras, las pones en contacto y no para cualquier ángulo de rotación entre ellas, sino para este “ángulo mágico”, el material se convierte en superconductor. Y otro dato un poco técnico, es que la densidad electrónica en el estado superconductor es mil veces más pequeña que en otros superconductores. Esto añade otra perspectiva, nos indica otras rutas por las que se puede obtener la superconductividad y contribuiría a entender el fenómeno y ojalá lograr tener en el futuro superconductores a temperatura ambiente”, finaliza.

El exitoso artículo publicado el pasado 25 de febrero viene de una larga colaboración con el grupo experimental del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf en Alemania.

Un factor de impacto de 37,49 tiene la revista científica “Nature Nanotechnology”, en la cual se publicó un artículo realizado junto a colaboradores internacionales los investigadores Rodolfo Gallardo (USM) y Pedro Landeros (USM) del Programa conjunto de doctorado en Ciencias Físicas que la Universidad Santa María tiene con la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.

“El trabajo denominado ‘Emission and propagation of 1D and 2D spin waves with nanoscale wavelengths in anisotropic spin textures’ es uno de los más importantes en los cuales hemos trabajado y es uno de los frutos de una larga colaboración con el grupo experimental de la división de magnetismo del Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf en Alemania. El trabajo contiene experimentos, simulaciones computacionales y teoría, que fue lo que desarrollamos con nuestro equipo en Chile [Dr. Rodolfo Gallardo (USM), Prof. Pedro Landeros (USM) y el Prof. Alejandro Roldán (U. de Aysen)]. Este trabajo, sin duda,  ayuda a consolidarnos a nivel internacional como grupo teórico en el área de magnetismo de nanoestructuras” sostuvo el doctor en Ciencias Físicas Rodolfo Gallardo.

-¿De qué trata el artículo?

La publicación trata básicamente sobre la dinámica de ondas de espín en nanoestructuras magnéticas. ¿Qué son estos espines? Son como pequeños imanes atómicos que componen la materia y que se conectan unos con otros de tal manera que, en un material ferromagnético, cualquier alteración en uno de ellos, puede viajar en el espacio y propagarse tal como una onda mecánica en el agua. Estas ondas magnéticas se pueden generar a escalas muy pequeñas y en este artículo en particular se logran visualizar en tiempo real y se logran controlar y emitir, que es lo más importante, con longitudes de onda nanométricas.

-¿Cómo nace la idea de investigar sobre nano estructuras magnéticas?

-La motivación de estudiar nanoestructuras magnéticas se genera debido a las propiedades físicas únicas y a las diversas aplicaciones tecnológicas que se presentan en estos sistemas. Dentro de las más importantes se pueden destacar: memorias magnéticas, nano-osciladores, dispositivos lógicos, entre muchas otras.

-¿Cuánto tiempo llevan trabajando en esta área? 

-En el área de dinámica de espín en nanoestructuras magnéticas llevamos trabajando aproximadamente 10 años.

-¿Pensaron que tendría tanta repercusión? ¿Qué aplicación tendría, por ejemplo, el lograr controlar las emisiones de ondas de espín?

Si. Desde un principio supimos que éste era un trabajo importante. El control de la emisión de ondas de espín es muy importante del punto de vista de la nanotecnología, ya que se espera que dispositivos basados en la manipulación de estas ondas magnéticas reemplacen a los transistores, donde la transmisión de información depende de electrones moviéndose en microprocesadores, lo que inevitablemente causa un calentamiento no deseado debido a la resistencia eléctrica. Con las ondas de espín evitamos el desperdicio de energía ya que los electrones no se propagan de un lado a otro del dispositivo. Si pensamos en cada sitio atómico como un diminuto imán, los que en un material ferromagnético se orientan típicamente de forma paralela y están fuertemente acoplados, entonces al cambiar localmente la orientación de estos imanes atómicos, la interrupción viaja a los átomos vecinos, desencadenando la propagación de una «onda de espín», la que se puede usar para codificar y distribuir información.

Créditos de Imagen: HZDR

Alfonso Zerwekh, académico del Departamento de Física de la Universidad Técnica Federico Santa María.

Hace unos días la imagen de un distante agujero negro capturó a nuestro mundo. Para una cultura sobreexpuesta a fotografías y videos, la imagen parecía bien rudimentaria y, sin embargo, la reconocimos como la imagen más importante en mucho tiempo. Y es que fotografiar un agujero negro es un verdadero logro y no solamente porque es la imagen de un objeto situado en el centro de una galaxia a 50 millones de años luz. Es más bien el logro de haber unido un grupo de científicos, ingenieros y técnicos, trabajando alrededor del mundo entero con un solo propósito: conocer mejor nuestro universo y hacer algo que nunca se había hecho. Personas distintas, de lugares distintos, con costumbres distintas, trabajando juntos con el único objetivo de conocer, eso habla bien de la humanidad.

Es claro que la imagen es un hito científico. Al ser la primera imagen directa de un agujero negro, es probable que aún no aporte muchos datos nuevos sobre lo que ya sabemos de estos objetos. Pero atravesamos un umbral que luego nos permitirá colocar a prueba nuestras ideas sobre la gravedad y el espacio-tiempo en regímenes extremos. En este punto vale recordar que hace cien años no sabíamos que existiesen galaxias. Hoy fotografiamos un agujero negro en el centro de una de ellas. Los mismos agujeros negros fueron predichos por la teoría de la Relatividad General mucho antes que pudiésemos tener evidencia de su existencia y hoy tenemos la imagen directa de uno de los productos más alocados de nuestra imaginación e intelecto. La humanidad parece estar para grandes cosas cuando trabaja unida en propósitos loables.

En el equipo que realizó la imagen, hubo participación chilena en distintos niveles. Chile también participa en otras grandes hazañas científicas internacionales como los experimentos de Física de Partículas realizados en el CERN donde no solo colaboramos en la medición y análisis de datos sino con equipos científicos construidos aquí. Chile está a las puertas de dar un salto cualitativo en su búsqueda del desarrollo. Antes éramos espectadores de los descubrimientos de otros. Hoy participamos y colaboramos. Si queremos, podemos avanzar y tomar posiciones de liderazgo. Oportunidades hay. Una de ellas sería la construcción del laboratorio subterráneo ANDES: un proyecto latinoamericano abierto al mundo donde podrían confluir experimentos de nivel mundial en Física de neutrinos y Materia Oscura y donde podríamos tener una posición relevante, además de ser una oportunidad de integración con nuestros vecinos latinoamericanos.
¿Qué nos falta? Decisión y voluntad de país. Necesitamos la convicción de que colocar dinero en ciencia no es gastar, sino invertir e invertir en lo mejor que tenemos, capital humano de alto nivel para ser capaces (junto con otros) de hacer lo que nunca se ha hecho, explorar lo desconocido y encontrar soluciones que de otra forma no podríamos siquiera haber imaginado.

En esta iniciativa, que contempla la construcción de un laboratorio subterráneo, Chile será miembro principal junto a otras naciones del mundo.

Con la intención de dar a conocer el proyecto liderado por la Universidad Técnica Federico Santa María que pretende instalar un laboratorio subterráneo en el marco de la futura construcción del nuevo paso fronterizo Aguas Negras, el Rector de la USM, Darcy Fuenzalida O’Shee, sostuvo una reunión en Santiago con el Subsecretario de Obras Públicas, Lucas Palacios.

El encuentro contó con la presencia del Senador de la V Región, Francisco Chahuán, y del Director del Departamento de Física de la USM e investigador del Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal), Doctor Claudio Dib, quien además es el Coordinador en Chile del proyecto ANDES.

Este proyecto, cuyo acrónimo proviene de sus siglas en inglés (Agua Negra Deep Experiment Site), contempla una serie de túneles que albergarán el laboratorio a una profundidad cercana a los 1,6 kilómetros por debajo de las áreas rocosas de la Cordillera de Los Andes, lo que lo catalogaría como uno de los sitios experimentales más profundos a nivel mundial.

Con estas instalaciones Chile daría un importante paso en investigación científica, al poder realizar experimentos de alta sensibilidad y analizar fenómenos relacionados con el funcionamiento del cosmos, los procesos que ocurren al interior del sol y en el centro de la tierra, entre otros, gracias al estudio de los neutrinos o partículas fantasmas.

“En este proyecto Chile sería miembro principal junto a otras naciones del mundo, alcanzando un alto nivel de conocimiento y accediendo a investigaciones que nadie ha realizado. Es un desafío gigantesco, pero las naciones que crecen son las que tienen grandes desafíos. La idea es que Chile participe de este quehacer y no se quede atrás”, sostuvo el académico de la Casa de Estudios, Claudio Dib.

En este contexto, el Rector de la USM manifestó que este proyecto permitirá potenciar el conocimiento y el desarrollo tecnológico a nivel nacional, a través de la elaboración de tecnología de punta que permita medir con eficiencia los fenómenos que este laboratorio pretende analizar.

Por su parte, el senador Chahuán agradeció al subsecretario por el recibimiento y señaló: “estamos ante una increíble oportunidad de avanzar en la ciencia y la tecnología a nivel país, por lo que es muy importante llevar a cabo este proyecto”.

Positiva evaluación

Para el Rector Fuenzalida, “la reunión fue bastante positiva, ya que pudimos constatar que el Subsecretario estaba al tanto del proyecto y que comparte la importancia que éste podría tener para el desarrollo de la ciencia y la tecnología en nuestro país. Este primer encuentro nos permite ir estableciendo alianzas en el marco de una futura realización del proyecto ANDES”.

Además, la máxima autoridad de la USM agradeció el apoyo del senador Chahuán: “Valoramos el entusiasmo y el respaldo que nos ha dado el senador como Casa de Estudios líder en ciencia y tecnología a nivel regional y nacional, y su constante preocupación por difundir y promover estas materias. Su apoyo es clave para seguir avanzando en este proyecto”, señaló.