Enrique Fernández Sánchez

Enrique Fernández Sánchez, Villaviciosa, Asturias, 1948. Físic, ha treballat en experiments amb neutrins, col·lisions electró-positró i física d’altes energies a diferents llocs del món. Ha estat director de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) de Barcelona entre 1991 i 2007. Vam tenir ocasió d’escoltar-lo a la darrera sessió de Tardes de Ciència del 13.12.2014 (1) .

Enrique Fernández a Tardes de Ciència (Astrobanyoles) del 13 de desembre 2014

Enrique Fernández a Tardes de Ciència (Astrobanyoles) del 13 de desembre 2014

Biografia
Neix a l’aldea de Sietes, Villaviciosa, Asturias, el 1948. El seu pare era mestre, represaliat després de la Guerra Civil i li va donar classes a casa. Als 11 anys mor el pare i la família es trasllada a Gijón, on estudia el batxillerat, amb molt bones notes, matrícules, segons diu ell mateix (2). Comença el primer any d’universitat a Oviedo, pensant en estudiar matemàtiques, però s’interessa per la física, en part perquè «donaven molt malament les matemàtiques» (2). Després de llegir el llibre de Kamerlingh-Onnes «La búsqueda del cero absoluto» es decideix per estudiar física. Li va atreure el fet que en el llibre es parlés de l’estructura de la matèria, dels àtoms i els nuclis, com quelcom real i tangible (3). Es llicencia en físiques a la universitat Complutense de Madrid el 1971. A continuació comença el doctorat a la «Junta de Energía Nuclear» i fa classes a l’Autònoma de Madrid com ajudant de Javier Solana (físic, ha estat ministre, Secretari General de l’OTAN, Alt Representant de Política Exterior i Seguretat de la Unió Europea, …), que acabava d’arribar dels Estats Units. El 1974 te la oportunitat d’anar a la universitat de Purdue, Indiana, Estats Units, on comença en paral·lel una altra tesi, sobre neutrins. El 1976 torna a Espanya per uns mesos i acaba la primera tesi a Madrid i el 1979 acaba la dels neutrins a Purdue.

Fins el 1985 va romandre als Estats Units treballant a Lemont, a prop de Chicago i a Stanford, California. El 1986 ve a la Universitat Autònoma de Barcelona, on es nomenat catedràtic de Física Atòmica, Molecular i Nuclear el 1987. Entre 1991 i 2007 és director de l’IFEA de Barcelona.

És membre de la Real Academia de Ciencias Exactas Físicas y Naturales des de 1998 i de la ICREA (Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats) Acadèmia, des de 2010. Ha presidit diferents organismes europeus de Física de Partícules i del CERN. Va rebre diferents premis de la universitat de Purdue els anys 1978 i 1979 i la Medalla Narcís Monturiol de la Generalitat el 1995.
(1) (2) (3) (4)

Carrera científica
Un cop acabada la tesi a la universitat de Purdue, fa una estada postdoctoral de 1979 a 1982 al Laboratori Nacional d’Argonne, Illinois i és investigador de plantilla a la universitat de Colorado, a Boulder, de 1982 a 1985, treballant a l’accelerador lineal de Stanford, California. Entre 1974 i 1985 participa en experiments pioners en física de neutrins i en col·lisions electró-positró. Amb motiu de la incorporació d’Espanya al CERN, la Universitat Autònoma de Barcelona li va oferir la direcció del grup de Física de Partícules, que va formar part de l’experiment ALEPH de l’accelerador LEP del CERN, en 1986. El 1991, la Generalitat de Catalunya va crear l’IFAE, del que va ser director entre 1991 i 2007. Actualment treballa en els projectes DES i PAU, investigant l’energia fosca.

Detallarem a continuació algunes de les darreres i més importants fites de la seva llarga trajectòria científica:

Neutrins
El grup de neutrins de l’IFAE, liderat per Enrique Fernández i Federico Sánchez ha pres part activa a les més importants fites de la física de neutrins entre els anys 2002 i 2012, participant en l’experiment T2K, que utilitza el detector Super Kamiokande situat al Japó.

El neutrí és una partícula elemental, introduïda teòricament per primera vegada per Wolfgang Pauli el 1930, per explicar la desintegració beta d’alguns nuclis, en la que un neutró es transformava en un protó i un electró. Aquesta transformació no es podia explicar si no es feia la hipòtesi de que apareixia a més a més una partícula sense càrrega i amb massa nul·la o molt petita: el neutrí. Posteriorment es va veure que podien haver tres tipus de neutrins, un per cada família de partícules del Model Estàndard. El més comú seria el neutrí associat a l’electró, neutrí electrònic, però existirien també els neutrins muònic i tauònic, associats a les partícules mu i tau.

La confirmació experimental de l’existència dels neutrins era difícil ja que interaccionen molt poc, pràcticament res, amb la matèria ordinària. Va ser feta per Reines (premi Nobel de Física 1995) i Cowan, a Savannah River, Georgia, Estats Units el 1956, aprofitant un reactor nuclear com font de neutrins electrònics. El 1962, Schwartz i Steinberger (premis Nobel de Física 1988), van trobar el primer neutrí muònic a la universitat de Columbia, Estats Units.

Una font natural de neutrins són les estrelles. El 1964 Raymond Davis Jr. i John Bahcall van proposar i portar a terme un experiment de detecció dels neutrins solars, utilitzant com detector un tanc de 600 tones d’una substància que contenia clor, percloroetilè, situat en el fons d’una antiga mina d’or a Dakota del Sud, Estats Units. Es produïen dos xocs dels neutrins amb el clor per dia, que havien de ser detectats dins de les 600 tones. A pesar de les dificultats, el 1968 van obtenir resultats inequívocs de detecció dels neutrins, però només la meitat dels que s’esperaven.

El 1990 es va posar en marxa un nou procediment de detecció basat en l’anomenat efecte Txerenkov (9). Es va construir al Japó, a l’antiga mina de zinc de Kamioka, un detector, anomenat Kamiokande, format per 3.000 tones d’aigua pura, que posteriorment, en 1996, va ser millorat amb un volum d’aigua 10 vegades més gran, el Super Kamiokande. L’experiment va poder mesurar tant els neutrins procedents del Sol, de tipus electrònic, com els que es formen a l’atmosfera de la Terra, que són de dos tipus, electrònics i muònic. Els resultats van mostrar que els neutrins electrònics procedents del Sol, eren la meitat dels esperats, com en l’experiment de Davis i Bahcall. Quant als neutrins procedents de l’atmosfera de la Terra, els de tipus electrònic eren els esperats, no es produïa la pèrdua que es veia en els que venien del Sol, i en els de tipus muònic, tornaven a trobar-se només la meitat dels esperats.

Un nou detector, situat dins d’una mina de niquel, a Sudbury, Ontario, Canada, format per 8000 tones d’aigua pesant (D2O, amb deuteri en lloc d’hidrogen), capaç de detectar els tres tipus de neutrins va apuntar l’any 2003 la solució del problema. El nou experiment, T2K, a Super Kamiokande, entre 2002 i 2012, en els que va participar Enrique Fernández i el grup de l’IFAE, la van confirmar: els tres tipus de neutrins es poden considerar com tres estats diferents d’una mateixa entitat, el neutrí. El fet que es presentin amb masses diferents tindria a veure amb un camp que ocuparia tot l’espai, del tipus Higgs. El fet d’aparèixer un tipus o un altre de neutrí en una interacció, seria el resultat de la superposició quàntica dels tres estats, dins d’aquest camp de Higgs, i es pot explicar que, en una altra interacció, el resultat de la superposició sigui diferent. Com a conseqüència, podria haver una oscil·lació d’un estat a un altre entre els tres tipus de neutrins, de forma que, en una mesura, apareguin més o menys neutrins dels esperats de cada tipus. Només quan s’ha detectat el total de neutrins que arriben al detector, s’ha pogut establir les transformacions produïdes d’un tipus en un altre i s’ha pogut tancar el balanç entre els neutrins que surten del Sol o de l’alta atmosfera i arriben a la superfície de la Terra.
(3) (5) (6) (8)

Col·lisions electró-positró
Durant la seva estada als Estats Units va treballar a l’accelerador lineal de Stanford, California, entre 1982 i 1985. De tornada a Espanya entre 1986 i 1991, va participar en el disseny i utilització del detector ALEPH de l’accelerador LEP al CERN a Ginebra, Suïssa. Com a mostra es pot citar una contribució als sistemes de detecció de l’ALEPH (7) (4).

Projecte Dark Energy Survey (DES)
Enrique Fernández, amb l’IFAE, participa en el projecte DES, que te per objectiu l’estudi de l’energia fosca, que constitueix el 70% de tota l’energia de l’univers. El projecte està finançat per Estats Units, Espanya, Regne Unit, Brasil, Alemanya i Suïssa i s’està desenvolupant des del 31 d’agost de 2013. Es tracta de cartografiar el cel a la nit amb el telescopi Victor Blanco de Cerro Tololo, Xile, al que s’ha instal·lat la càmera digital més potent construïda fins ara. Cada imatge instantània serà capaç de mostrar la llum de més de 100.000 galàxies situades fins a 8 mil milions d’anys llum de distància. El cartografiat obtindrà imatges en color de 300 milions de galàxies i 100.000 cúmuls de galàxies i descobrirà unes 4.000 noves supernoves.enrique_fernandez_cerro_tololo

Les tècniques que utilitza DES per l’estudi de l’energia fosca són:
– Comptar cúmuls de galàxies en diferents èpoques (a diferents distàncies), per estudiar els efectes de la gravitació (atractiu) i l’energia fosca (expansió accelerada).
– Mesura de la brillantor de supernoves, per saber a quina distància a troben. Això permetria conèixer la rapidesa amb que l’univers s’ha estat expandint des del moment de l’explosió de la supernova.
– Estudi de la curvatura de la llum procedent de les galàxies llunyanes. Les distorsions observades proporcionaran informació sobre la relació entre la gravitació i l’energia fosca.
– Estudi de les ones sonores generades quan l’univers tenia menys de 400.000 anys. Aquestes ones, viatjant a 2/3 de la velocitat de la llum, han deixat la seva empremta en la distribució de les galàxies a l’univers.
(10)

Fonts d’informació utilitzades

(1) Enrique Fernández Sánchez, «En torno a la inflación cósmica». Tardes de Ciència d’Astrobanyoles. http://astrobanyoles.org/article.php?num_art=608
(2) http://www.cienciatec.org/enrique-fernandez-sanchez-si-en-el-acelerador-de-hadrones-no-encontramos-la-particula-de-higgs-sera-mas-interesante-que-si-la-hallamos/
(3) http://palmera.pntic.mec.es/~fbarrada/profesores/prof96.html
(4) http://www.vivirasturias.com/asturias/villaviciosa/fernandez-sanchez,-enrique/es
(5) http://www.ifae.es/cat/neutrinos-press.html
(6) E. Aliu, E. Fernández i altres. Evidence for Muon Neutrino Oscillation in an Accelerator-Based Experiment, Phys. Rev. Letters, 94, 081802, 2005.  http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.94.081802
(7) E. Fernández i altres. A very forward luminosity monitor for the ALEPH detector at LEP. Science Direct 2002. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/016890029091361E
(8) Enrique Fernández S. «Neutrinos del Sol y del Cosmos». Rev. R. Acad. Cienc. Exact. Fís. Nat. Vol. 100, nº 1, pàg. 113 – 133, 2006. http://www.rac.es/ficheros/doc/00461.pdf
(9) Radiació Txerenkov http://ca.wikipedia.org/wiki/Radiaci%C3%B3_de_Txerenkov
(10) Proyecto Dark Energy Survey (DES) http://www.ice.csic.es/files/upload_files/File/NdP_IEEC-IFAE_DES_030913_esp_final.pdf

 Audio de la xerrada

Emissió de Ràdio Banyoles, dins del programa d’Astrobanyoles
“Sopa d’estrelles” del 8 de gener de 2015.

 

Aquesta entrada ha esta publicada en Científics propers, cosmologia, física. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Els comentaris estan tancats.