A joint Fermilab/SLAC publication
Illustration of Alfredo Aranda and Angel López
Illustration by Sandbox Studio, Chicago with Pedro Rivas

Aprovechando la suerte

10/15/19

Los académicos regresan a casa para forjar caminos para futuros físicos donde no hay muchos.

Alfredo "Fefo" Aranda estaba en el último año de preparatoria en Juárez, México, cuando hizo uno de los descubrimientos más importantes de su vida: Mientras hojeaba un folleto de la Universidad de Texas en El Paso, encontró una página que decía "Física" en la parte superior y se dio cuenta de que la materia que amaba en la escuela podría ser una carrera. 

Para el joven Aranda, parecía una posibilidad remota, a pesar de que la UTEP abraza a su ciudad natal al otro lado de la frontera entre Estados Unidos y México. Nunca había conocido a un científico. No tenía mucho dinero y no hablaba inglés.

Con el aliento de su padre, dio un salto de fe. Después de completar su licenciatura en física en la UTEP en 1996, obtuvo un doctorado en William and Mary en 2001 y realizó un postdoctorado en la Universidad de Boston en 2003.

Todavía llama al momento en que aterrizó en la página de "Física" "una genial coincidencia".

"Me da vértigo pensar en ello", dice Aranda. "Descubrí una vida maravillosa. Pero también me persigue la posibilidad de que podría no haber sucedido nunca".

Hoy, como vicepresidente de investigación en la Universidad de Colima en México, su ocupación principal es construir una ruta más certera hacia las carreras de investigación para estudiantes latinoamericanos. Lo hace brindándoles desafíos académicos y conexiones internacionales.

Es un camino que ha seguido él y muchos otros investigadores latinoamericanos que completaron sus estudios en el extranjero. "Venir de un país en el cual el camino para convertirse en científico fue muy circunstancial te hace pensar en otros jóvenes que quizá quieran hacer ciencia", dice Aranda. "Sientes que puedes ayudarlos".

Hay muchas historias como la suya en la física de partículas y la astrofísica, pero no porque los investigadores latinoamericanos sean excepcionalmente generosos, dice; es un producto de las circunstancias. "Si uno está en un país en el que el sistema educativo estaba más o menos establecido y no era un gran problema y el camino estaba muy claro desde el principio", no necesita pensar en cómo construir un nuevo camino para la próxima generación. "Es bueno que pensemos en estas cosas, pero preferiría que no tuviéramos que hacerlo".

Illustration of Aranda stargazing
Illustration by Sandbox Studio, Chicago with Pedro Rivas

Aranda estableció el Departamento de Física y Matemáticas en Colima a principios de la década de 2000 con otros tres científicos, incluido su amigo de la escuela preparatoria, el matemático Ricardo Saenz, que también estudió en la UTEP. Los amigos, que se identificaron como “cerebritos”, se conocieron a través de un club de astronomía aficionado en Juárez. En la universidad soñaban con regresar a su ciudad natal y crear un programa de ciencias, pero las circunstancias eran demasiado difíciles.

“Después de obtener mi doctorado, comencé a buscar universidades en México con departamentos de física, pero muchas de las prácticas de contratación y las formas de tratar a los estudiantes no me gustaban”, recuerda Aranda.

Entonces llegó una llamada inesperada de Colima, de una institución en el borde del Océano Pacífico sin un programa de física ni de matemáticas. Un administrador que Aranda y el grupo de jóvenes científicos habían conocido en un curso de verano de la Universidad de Cornell quería saber si estaban comprometidos con sus ambiciones. 

Aranda visitó la universidad en su entorno costero al sur de Puerto Vallarta en 2001: “Era un paraíso”, recuerda. Entre 2002 y 2004, Aranda, Saenz, Paolo Amore y Andrés Pedroza se mudaron a Colima, y juntos fundaron el nuevo departamento. 

“Queríamos crear un programa que haga que más jóvenes se interesaran por la ciencia sin tener que abandonar nuestro trabajo de investigación, por lo que cada miembro del cuerpo docente lleva a cabo un trabajo científico independiente”, dice Aranda. 

De hecho, una cartera de investigación sólida es un requisito para todos los nuevos profesores en su programa, además de la capacidad de aconsejar y guiar a los estudiantes de pregrado. Cada año desde 2007, una clase de ocho a 10 estudiantes se ha graduado y pasado a programas de doctorado en los Estados Unidos o Europa, una escuela de posgrado en México o trabajos en la industria.

Uno de esos estudiantes, Jorge Torres de Colima, dice que él se enamoró de la ciencia cuando Aranda llegó a su escuela preparatoria para dar una charla. 

Torres ahora es estudiante de doctorado en la Universidad Estatal de Ohio y trabaja en el Askaryan Radio Array, un experimento de neutrinos radicado en el Polo Sur. Dice lo que más apreciaba del programa de grado era que se centraba en “la interacción personal entre profesores y estudiantes para prepararnos a cada uno de nosotros para competir internacionalmente”.

Dice que en la escuela preparatoria nunca imaginó que llegaría a estar donde está hoy. “Soy una estrella de rock para mi familia”, dice con una sonrisa. “Me extrañan, pero saben que me va bien”.

La investigación propia de Aranda conecta a los estudiantes con colaboradores de todo el mundo. Su trabajo se centra en la física más allá del Modelo Estándar, y es miembro del Deep Underground Neutrino Experiment (Experimento de Neutrinos Subterráneos Profundos o DUNE), organizado por el Fermilab del Departamento de Energía de EE. UU. La colaboración internacional reúne a más de 1000 científicos de más de 30 países. La Universidad de Colima se ha asociado con DUNE para enviar estudiantes a los Estados Unidos durante entre tres meses y un año para trabajar en el experimento. 

“Hace dieciséis años no había muchas universidades en México donde se pudieran encontrar académicos de nivel de investigación en los campos de la física y las matemáticas”, dice Saenz. “Nuestro objetivo siempre ha sido que los estudiantes estén preparados para ir a la escuela de posgrado en el extranjero; es muy difícil, pero los estudiantes conocen el objetivo desde el principio”.

Poniendo a Puerto Rico en el mapa de HEP

El profesor de física jubilado Ángel López dice que su carrera se basó en partes iguales en el éxito, el fracaso y el azar. 

En la escuela secundaria, leyó un artículo en una revista escolar sobre la partícula omega descubierta en el Brookhaven National Laboratory, que despertó su interés en la física. Finalmente eligió la física en lugar de la medicina como carrera de grado en la Universidad de Puerto Rico. Fue aceptado en Yale para realizar sus estudios de posgrado, donde reprobó su primer año, pero luego volvió a intentarlo en la Universidad de Massachusetts, donde descubrió la física experimental. 

Ese cambio lo llevó al Brookhaven Lab para su tesis doctoral, en busca de una rara descomposición de la partícula kaon. “Pensé que era increíble”, recuerda. ”¡Leí sobre esto en la escuela secundaria y aquí estoy!”

Lo que López llama suerte, muchos llamarían persistencia. Una vez que descubrió la física experimental, supo que era su fuente de inspiración, la que llevaría a casa a Puerto Rico para compartir con la próxima generación.

Después de obtener su doctorado, López realizó una investigación sobre energía solar en un centro federal de energía y medio ambiente cerca del campus de la UPR en Mayagüez. El programa parecía prometedor durante la crisis energética de 1979, pero después de que el precio del petróleo cayera y el presidente Ronald Reagan comercializara la energía, los drásticos recortes a la financiación prácticamente cerraron el centro.

En 1985, a López le ofrecieron un trabajo en la UPR. López cuenta que quería volver a su investigación anterior, pero el panorama no lucía bien para la física experimental en Puerto Rico. 

“Pensé, déjame intentar una locura”, recuerda López, “y le escribí a mi antiguo asesor de la Universidad de Massachusetts, Michael Kreisler, para preguntarle si había alguna forma de hacer una investigación HEP (de física de altas energías) en Puerto Rico”.

Illustration of López at Fermilab analyzing for E687
Illustration by Sandbox Studio, Chicago with Pedro Rivas

Kreisler le sugirió a López que le escribiera a Leon Lederman, que era en ese entonces el director de Fermilab, y este le ofreció un trabajo de verano a López. López pasó los siguientes cinco años analizando datos experimentales y construyendo un nuevo experimento llamado E687 que exploraría la física relacionada con las partículas encantadas, guiado por el físico Joel Butler.

Llevando la inspiración que le dio la colaboración de vuelta a casa en la isla, López solicitó una subvención competitiva del DOE y más tarde una subvención EPSCoR, diseñada para ayudar a las instituciones estadounidenses a realizar investigaciones mientras desarrollan capacidades para poder concursar por otros fondos federales. López y la UPR Mayagüez ganaron esas subvenciones. La subvención EPSCoR de plazo limitado ayudó a desarrollar capacidades, lo cual hizo posible que el subsidio competitivo se renovara continuamente durante 20 años con cantidades cada vez mayores de fondos para apoyar a un número cada vez mayor de estudiantes investigadores, así como un estudiante de postdoctorado y otros dos miembros del cuerpo docente.

Cuando se jubiló en 2013, López había enseñado física a miles. Veinticinco de sus estudiantes terminaron su maestría en física de altas energías, cinco de Puerto Rico y muchos otros de países latinoamericanos como México, Perú y Colombia. Al menos seis continuaron sus estudios y obtuvieron doctorados.

El camino de un estudiante

El ex alumno de la UPR Carlos Andrés Flórez Bustos, ahora profesor asociado de física en la Universidad de Los Andes en Colombia, atribuye gran parte de su éxito a haber conocido a López y a las oportunidades de investigación internacional que ofrecía su programa.

Cuando Flórez tenía 15 años, había leído el libro Una breve historia del tiempo: del Big Bang a los agujeros negros de Stephen Hawking tres veces. Pero nunca soñó que llegaría a ensañar en una de las principales universidades de América Latina, que se encuentra en su ciudad natal, Bogotá.

“Vengo de una familia pobre y ni siquiera tenía dinero para la solicitud de ingreso a la universidad”, dice. Le fue bien en el examen nacional estandarizado de física y matemáticas, por lo que un amigo le aconsejó que solicitara el ingreso a una universidad pública y, con la ayuda de un segundo amigo, consiguieron las tarifas de inscripción.

“La experiencia en la UPR cambió mi vida”, dice. “Principalmente porque conocí al profesor Ángel López, a quien le debo mucho”. 

López lo envió a la Universidad de Cornell para una investigación de física de altas energías un verano, luego a Fermilab para su proyecto de tesis de maestría sobre el experimento CMS. Mientras estaba en Fermilab, conoció a un profesor de la Universidad de Vanderbilt, donde más adelante completó su doctorado. 

López se enorgullece de sus estudiantes y sus logros, y sabe el impacto que tuvo su experiencia universitaria en sus vidas. “Muchos estudiantes vinieron al programa de física sin saber una palabra de inglés ni mucho sobre el mundo más allá del área pequeña del país de donde vinieron”, dice. “Luego pasan a trabajar en algunos de los experimentos de física más grandes del mundo”.

Pequeños programas con grandes futuros

A pesar de los desafíos económicos en Puerto Rico, que se vieron exacerbados por el huracán María en 2017, el programa de física en la UPR Mayagüez sigue teniendo éxito, según el profesor sucesor de López, Sudhir Malik. Malik obtuvo fondos de la National Science Foundation para continuar la investigación en física de altas energías en el experimento CMS. El campus también continúa albergando un clúster local de computación en malla, y otros colegas del Departamento de Física están colaborando con Fermilab en experimentos con neutrinos, dice.

Malik apoya dos proyectos de software, FIRST-HEP (El Marco para la Capacitación de Software de Investigación Integrada en Física de Altas Energías) e IRIS-HEP, un instituto de software destinado al desarrollo de la infraestructura cibernética requerida para los desafíos de la investigación intensiva en datos proyectada para la década de 2020, por ejemplo, en el futuro colisionador de hadrones grandes de alta luminosidad del CERN.

Illustration of students looking at the future working around the world
Illustration by Sandbox Studio, Chicago with Pedro Rivas

También aspira a tener un impacto aún más generalizado en la comunidad local ampliando las colaboraciones con los maestros de secundaria para fortalecer la enseñanza y el aprendizaje de CTIM en Puerto Rico. Dice que la clave para preparar a los jóvenes científicos para la investigación de hoy y de mañana es exponerlos a los grandes experimentos internacionales basados en la colaboración que son característicos del campo.

Con 50 países involucrados en un experimento, el enfoque se centra en lo que conecta a las personas involucradas: “Uno se sienta en un grupo muy diverso y debe escuchar”, dice. “Viniendo de la India, creo que debemos trabajar muy duro en este aspecto. Olvidas tus diferencias cuando hay un objetivo en común”. 

Aunque el programa de la Universidad de Colima es mucho más joven, Aranda y sus colegas son optimistas con respecto a su potencial impacto. Saenz dice que verán a sus estudiantes conseguir puestos permanentes en el ámbito académico en los próximos cinco años, y solo el tiempo dirá si algunos de ellos serán en México. Debido a que sus requisitos son estrictos, solo alrededor del 40% de los estudiantes de física y matemáticas en Colima continúan después del primer año, pero los estudiantes restantes encuentran nuevos mundos de oportunidad. 

Mayra Cervantes, que se graduó de la Universidad de Colima en 2007 y obtuvo su doctorado en Purdue, se encuentra aplicando mucho de lo que aprendió en la física de partículas a su trabajo actual en la industria del sector energético.

“Tuve una gran experiencia en Colima”, dice. “Los profesores están realmente interesados en asegurarse de que todos los estudiantes tengan éxito, no solo los que tienen el mejor desempeño. Usan sus conexiones en todo el mundo para generar oportunidades”.

Después de graduarse de Colima, Cervantes fue a Italia para asistir a cursos avanzados de física de altas energías y trabajar en el experimento ATLAS. Cuando regresó a México, trabajó en el experimento HAWC antes de comenzar su programa de doctorado, durante el cual regresó a Italia para colaborar en el experimento de materia oscura XENON. En el camino conoció a varios estudiantes cuyo objetivo era ingresar a la industria utilizando técnicas similares para resolver problemas emocionantes, y eso la inspiró a hacer lo mismo.

Para Cervantes, el mundo de la investigación científica tiene una belleza particular, que puede aplicarse a muchas otras áreas de la vida: “Los físicos profundizan en los problemas y los abordan de muchas maneras diferentes”.

Ese mundo se está volviendo accesible para más estudiantes, gracias a científicos como Aranda, López y sus colegas. Con un poco más de suerte y mucha dedicación, sus esfuerzos podrían brindarles a sus alumnos estudiantes un futuro más seguro