NEWPORT NEWS, VA – Una disertación doctoral sobre la desintegración de mesones en la actual Colaboración GlueX en la Instalación de Aceleradores de Partículas Thomas Jefferson del Departamento de Energía de los EE. UU. acaba de ganar el prestigioso Premio a la Tesis 2023 de Jefferson Science Associates (JSA).
El ganador del premio, Karthik Suresh, ha participado en GlueX desde octubre de 2018. Sus excepcionales contribuciones a esos experimentos le ayudaron a conseguir un puesto como investigador asociado postdoctoral en William & Mary en septiembre de 2023.
Suresh se apresura a compartir su éxito y logro en GlueX con sus mentores de doctorado. Zisis Papandreou, profesor y jefe del departamento de física de la Universidad de Regina, y Cristiano Fanelli, profesor asistente de ciencia de datos y director de tecnología de William & Mary, guiaron ambos el trabajo de Suresh en su proyecto de investigación y tesis doctoral.
Además, Suresh le dio crédito a dos predecesores cuyas investigaciones doctorales sentaron las bases para su trabajo: Ahmed M. Foda en la Universidad de Regina en Canadá y Amy M. Schertz en William & Mary. Kevin Scheuer, también en William & Mary, continúa la misma línea de investigación y la lleva adelante.
“No debería llevarse todo el mérito, porque este trabajo ha sido una colaboración”, dijo Suresh.
El premio incluye una recompensa de $2.500. Suresh dio una charla sobre su tesis, “Análisis de onda parcial del mesón neutro b1 en GlueX”, en la reunión anual 2024 de la Organización de Usuarios de Jefferson Lab (JLUO) en junio.
La JLUO es un foro donde más de 1.900 científicos de más de 324 instituciones de 39 países pueden intercambiar información sobre investigación experimental, teórica o aplicada relevante para la Instalación de Aceleración de Electrones Continuos (CEBAF) de Jefferson Lab. El objetivo más amplio de la JLUO es promover el uso más eficaz de CEBAF para avanzar en el bien común.
El Premio a la Tesis JSA se estableció en 1999 por la Asociación de Investigación de Universidades del Sudeste y ahora es uno de los muchos proyectos apoyados por el Programa de Fondo de Iniciativas JSA, que fue establecido por Jefferson Science Associates para apoyar programas, iniciativas y actividades que promuevan la divulgación científica y promuevan las misiones científicas, educativas y tecnológicas de Jefferson Lab de formas que complementen su enfoque de investigación básica y aplicada.
Persiguiendo mesones
GlueX se está ejecutando en la Sala Experimental D de Jefferson Lab, y su objetivo principal es crear un espectro, o una especie de tabla periódica, de mesones, partículas compuestas por un quark y un antiquark.
Las predicciones teóricas de los mesones no siempre coinciden, por lo que GlueX está diseñado para ayudar a resolver las discrepancias. Los experimentalistas disparan el potente haz de electrones de CEBAF hacia el complejo de la sala D, donde el haz de electrones se convierte en un haz de fotones. Estos fotones chocan contra un blanco, y luego los físicos nucleares detectan y analizan la cascada de mesones y otras partículas subatómicas que resultan de la colisión.
“El fotón golpea el protón, y hay estos fragmentos que salen volando de esta colisión”, explicó Suresh. “El objetivo, en general, es reconstruir la colisión. Pero a lo único que tenemos acceso es al lugar del accidente”.
Los estudiantes de posgrado como Suresh suelen tener la tarea de estudiar y cartografiar canales específicos de desintegración. Estos llamados canales se determinan por una partícula subatómica que ha surgido de la colisión y se refiere a cómo cambia o se desintegra a medida que se aleja del lugar de la colisión.
Suresh eligió estudiar el canal del mesón b1 neutro mientras se desintegra en varias otras partículas más pequeñas. Utilizó el análisis de onda parcial para la difícil tarea de distinguir entre un mesón b1 real y otros.
Su tesis premiada incluye su trabajo en GlueX, además de otros dos componentes principales: sus contribuciones a la calibración de un calorímetro de barril que se utiliza en GlueX y al uso de la inteligencia artificial para optimizar el diseño de los detectores utilizados en el proyecto del Colisionador Electrón-Ion (EIC) del DOE.
El calorímetro es un dispositivo de 28 toneladas que se utiliza para medir el calor o la energía de una partícula. Fue diseñado y construido en la Universidad de Regina, donde Suresh obtuvo su doctorado en espectroscopia de mesones híbridos.
El EIC es un acelerador de partículas de próxima generación que estudiará la fuerza nuclear fuerte, o el “pegamento” que une los bloques de construcción de la materia visible. Tiene su sede en el Laboratorio Nacional Brookhaven del DOE y se está diseñando y construyendo en asociación con Jefferson Lab.
Este trabajo en el proyecto EIC le valió a Suresh su actual puesto postdoctoral en el programa de ciencia de datos de William & Mary.
Cómo cuentas
La interfaz entre la teoría y el descubrimiento es lo que fascina a Suresh.
“Cómo pasamos de una predicción teórica a cómo podemos validar realmente me emociona mucho”, dijo. “Al final del día, cómo cuentas. Solo contamos la cantidad de partículas que vemos. Y entonces, solo contando la cantidad de partículas que has hecho puedes proporcionar o refutar una predicción teórica”.
Esta búsqueda se hace eco de su primera fascinación por las matemáticas cuando era un niño de cuarto grado bajo la tutela de un “profesor de matemáticas extraordinario” en su ciudad natal de Chennai, India.
“Entendí que podía ir a una tienda; podía contar dinero; podía calcular exactamente el cambio que podía esperar en la tienda”, recordó Suresh. “Eso fue realmente genial para mí”.
En décimo grado, optó por cursar estudios de informática y matemáticas. Posteriormente, estudió ciencias básicas en la Universidad de Madrás, donde obtuvo una licenciatura en física en 2016, y luego una maestría en la Universidad Central de Karnataka en 2018.
Durante su programa de maestría, desarrolló un algoritmo de aprendizaje automático para el Observatorio de Neutrinos de la India, o INO. Esto despertó su interés en la física de partículas y los experimentos a gran escala y se convirtió en una de las principales razones por las que se unió a GlueX mientras realizaba su doctorado en la Universidad de Regina de 2018 a 2023.
Le da crédito a Justin Stevens, el profesor asociado de física Wilson & Martha Claiborne Stephens de William & Mary, por gran parte de su éxito doctoral.
“Stevens fue tan, tan, tan útil”, dijo Suresh. “Me asesoró durante dos años seguidos, enseñándome cómo hacer análisis, conociendo esta Colaboración GlueX. Siento que estar en un experimento a gran escala con tantos colaboradores diferentes, y especialmente tener acceso a todos ellos, realmente es la forma de aprender. No sé si hubiera estado en una colaboración más pequeña o incluso en una más grande como el CERN y hubiera tenido experiencias similares, principalmente debido al acceso a la gente aquí. Creo que eso es súper genial”.
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Jefferson Science Associates, LLC, gestiona y opera la Instalación de Aceleradores de Partículas Thomas Jefferson, o Jefferson Lab, para la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los EE. UU. JSA es una subsidiaria de propiedad total de la Asociación de Investigación de Universidades del Sudeste, Inc. (SURA).
La Oficina de Ciencia del DOE es el mayor partidario de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos y está trabajando para abordar algunos de los desafíos más apremiantes de nuestro tiempo. Para obtener más información, visite
