De Chile al CERN: la USS en la frontera de la física de partículas

A las afueras de Ginebra, en la frontera entre Suiza y Francia, se extiende un anillo subterráneo de 27 kilómetros donde protones viajan casi a la velocidad de la luz, guiados por miles de imanes superconductores enfriados a temperaturas más bajas que las del espacio exterior. En puntos estratégicos de ese anillo, las partículas colisionan a energías extremas. Es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, operado por el Laboratorio Europeo de Física de Partículas, CERN.

Desde 2025, la Universidad San Sebastián forma parte de esta colaboración internacional a través de los académicos de la Facultad de Ingeniería Pedro Urrejola y Sebastián Olivares. Su trabajo se centra particularmente en ATLAS, un detector multipropósito de 46 metros de largo y más de 7.000 toneladas de peso, diseñado para registrar con precisión las trazas y energías de las partículas generadas en cada colisión. Se trata de una colaboración internacional que reúne a miles de científicos en torno a un objetivo audaz: explorar las leyes fundamentales de la naturaleza.

Pedro Urrejola en la caverna subterránea con ATLAS en construcción.

La física en acción

Pedro Urrejola recuerda su primer acercamiento al laboratorio europeo como un punto de inflexión: “Ir allá me ayudó a entender la física de partículas en acción; no solo teoría, sino detectores reales, con miles de personas trabajando en conjunto”. Formado en la PUC y doctorado en Alemania, Urrejola ha trabajado en procesos de calibración del detector ATLAS necesarios para garantizar la precisión de las mediciones, así como en el análisis de procesos que incluyen partículas como los leptones. Más recientemente, ha contribuido a la simulación y desarrollo del nuevo Inner Tracker, que asumirá la tarea de seguir las trayectorias de las partículas dentro del detector en la próxima etapa del LHC, en que se generarán muchas más colisiones por segundo.

En paralelo, Sebastián Olivares vivió desde adentro uno de los momentos más emblemáticos de la ciencia moderna: el descubrimiento del bosón de Higgs, en 2012. “No fue que hiciéramos algo extraordinario, simplemente estuvimos ahí, en el lugar y momento en que esa partícula se dejó ver”, cuenta. Doctorado en Edimburgo, Olivares participó en los primeros estudios que usaron machine learning (aprendizaje automático) para afinar el análisis de datos en ATLAS, y desde entonces ha llevado esa herramienta más allá de la física de partículas, explorando aplicaciones en salud, calidad del agua y análisis médico, sin abandonar la investigación fundamental.

Buscar lo que no sabemos que existe

Ambos investigadores persiguen el objetivo de detectar señales de “nueva física”; es decir, fenómenos que no encajan en el Modelo Estándar, que si bien explica muchos aspectos del universo, aún deja grandes preguntas sin responder: ¿Qué es la materia oscura? ¿Por qué las partículas tienen la masa que tienen? ¿Existen dimensiones adicionales?

Urrejola busca respuestas en colisiones que producen leptones y quarks, diseñando estrategias para detectar desviaciones estadísticas que podrían revelar nueva física. Olivares, por su parte, trabaja en búsquedas de materia oscura y en el desarrollo de sistemas de detección ultrarrápida basada en inteligencia artificial, que permita identificar en tiempo real eventos de interés entre millones de colisiones por segundo. “No es posible almacenar todo; hay que saber qué mirar y qué descartar, y para eso el aprendizaje automático se ha vuelto indispensable”, señala.

Vínculos que abren mundos

La llegada de Pedro Urrejola y Sebastián Olivares a la Universidad San Sebastián ha fortalecido la presencia institucional en la física de partículas, ampliando las líneas ya existentes hacia nuevas colaboraciones experimentales con vínculos activos dentro y fuera de Chile. En ese marco, participan en reuniones técnicas, análisis colaborativos y discusiones sobre el futuro de la disciplina, como el diseño de detectores para colisionadores aún en etapa de planificación.

Estos vínculos se traducen también en oportunidades formativas. Urrejola y Olivares han integrado sus líneas de investigación a programas de pregrado y posgrado, involucrando a estudiantes en el análisis de datos reales del CERN, en el uso de herramientas de programación científica y en dinámicas de trabajo colaborativo con equipos globales. Coinciden en que lo importante no es solo participar, sino traer ese conocimiento de vuelta, compartirlo y hacerlo crecer desde aquí.

Sebastián Olivares dictando una “CERN MasterClass”.

La reciente incorporación de Chile como miembro asociado del CERN confirma el lugar que el país ha ido ganando en este campo. La participación de la USS en ATLAS es parte de esa presencia, en la que aportes específicos, como puede ser una calibración, un algoritmo, un módulo detector, pueden ser decisivos en una empresa científica de escala planetaria. Para Urrejola y Olivares, formar parte de ese esfuerzo desde una universidad chilena es tanto un desafío como una responsabilidad. “No sabemos cuándo aparecerá la próxima señal inesperada; puede ser mañana o dentro de diez años”, dicen, pero estar preparados es parte del desafío.