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Kevin Villegas es un ingeniero físico egresado de la Universidad Nacional de Ingeniería (UNI). Durante su estudios de pregrado realizó dos pasantías de investigación, una en Purdue University en EE.UU. como parte del programa REPU (Research Experience for Peruvian Undergraduates) y otra en McMaster University en Canadá. Actualmente es candidato a PhD en Princeton University en EE.UU. 


Las oportunidades no caen del cielo

Cuando alguien ingresa a la universidad, particularmente a carreras de ciencias, por lo general tiene muchas dudas acerca de su carrera. Una de las más comunes e importantes es: ¿Qué puedo hacer con esta profesión? Cuando Kevin cursaba el primer año de ingeniería física tenía la misma duda y, como si eso no fuese suficiente, esta ni siquiera había sido su primera opción. Sin embargo, Kevin se las arregló para tratar de entender qué podía hacer como ingeniero físico – “Antes de comenzar mi segundo año, pagué para asistir a una conferencia de biofísica en la Universidad de San Marcos, ya que parecía algo de física aplicada. No entendí nada. Entre todas las charlas que escuché esa semana, la única con la que me pude conectar fue con la del profesor Abel Gutarra de la UNI acerca de física de la fabricación de un microscopio de barrido que habían comenzado a construir.”. Para suerte de Kevin, el profesor Gutarra vivía cerca a su casa y entonces, tras finalizar el evento, tomaron la misma combi de regreso – “Después de una hora de viaje, él ya me había convencido de hacer investigación”. 

Luego de unos meses, el profesor Gutarra le propuso a Kevin involucrarse en uno de sus proyectos de investigación – “Cuando entré a este proyecto no comencé ‘a lo grande’. Empecé con cosas sencillas: cómo sostener un alicate, cómo sostener un martillo; pero estas cosas eran interesantes pues era la primera vez que las hacía”. Kevin trabajó en el laboratorio del profesor Gutarra por 4 años en este proyecto, el cual presentó para sustentar su tesis de pregrado. Esta experiencia fue muy importante para tomar una decisión al final de sus estudios en la UNI – “Me di cuenta de que quería ser científico cuando estaba a punto de defender mi tesis de pregrado. Sentía una emoción de querer seguir esta trayectoria de la que había aprendido un poco en mis años como estudiante”.

“Me di cuenta de que quería ser científico cuando estaba a punto de defender mi tesis de pregrado. Sentía una emoción de querer seguir esta trayectoria de la que había aprendido un poco en mis años como estudiante”.

En camino hacia el doctorado

Kevin resalta antes que nada que su postulación al doctorado fue un esfuerzo grupal – “Definitivamente uno llega más lejos trabajando en equipo”. Por supuesto, él tuvo que acumular varias experiencias de investigación antes de poder competir con otros postulantes. Durante sus estudios de pregrado, paralelamente a su trabajo con el profesor Gutarra, realizó una pasantía en Purdue University por dos meses como parte del programa REPU. Luego, gracias a la comunidad REPU, fue a McMaster University para otra pasantía por tres meses. En EE.UU., él trabajó en física de la materia condensada; y en Canadá, en microscopía electrónica. Desempeñarse en estos tres proyectos de investigación fue sumamente importante porque, de esa manera, logró que sus profesores puedan escribir buenas cartas de recomendación para él; estas cartas son piezas clave en una postulación a doctorado. 

El último paso fue “jugar bien sus cartas”: alinearlas de tal manera que tengan un valor agregado para las personas encargadas de leerlas. Kevin nos comenta un caso específico – “El profesor con el que trabajé en Purdue había realizado su PhD en Princeton en la misma facultad a la que yo estaba postulando, más aún, este profesor había trabajado con un conocido del profesor que yo quería como asesor”. 

Gracias a todo este esfuerzo, Kevin fue admitido en Princeton University. Hacer un doctorado ahí significaba un gran reto intelectual. De hecho, mirando en retrospectiva, su trabajo en Princeton estos últimos cinco años ha sido el reto académico más grande de su vida. Pero Kevin resalta que hay otra característica igual de importante al momento de hacer un doctorado. Cuando él visitó Princeton como parte del proceso de admisión, se sintió muy bien cuando habló con estudiantes, profesores y gente en general, es decir, encajó con la cultura en Princeton. Lo que nos comenta Kevin es muy importante pues todos queremos sentirnos cómodos en un lugar en el que pasaremos seis años de nuestra vida.

Materiales bidimensionales: un parque de juegos para los electrones

La Física de la Materia Condensada en dos dimensiones es un área de investigación muy activa en el presente, tanto de manera experimental como teórica, a pesar de haberse originado ya hace 40 años. Además, existen dos premios Nobel de Física en esta área (1985 y 1998). La historia del desarrollo de esta campo de investigación llamó mucho la atención de Kevin. Por otro lado, en la parte técnica, a él le interesaba trabajar con instrumentos que estén a temperaturas extremadamente bajas (10 milésimas de Kelvin encima del cero absoluto). La combinación de la historia de la física de materia condensada en dos dimensiones y los instrumentos con los que podía trabajar le dieron la confianza para decidir seguir esta línea para su doctorado..

Kevin se unió a un laboratorio dedicado al estudio experimental de materiales bidimensionales. En este tipo de materiales, los electrones están confinados a un plano: no se pueden mover en dirección vertical, solo de manera horizontal. En estas condiciones, utilizando campos magnéticos y bajas temperaturas, se puede lograr que la energía de repulsión de Coulomb (eléctrica) sea más grande que la energía de Fermi y la energía térmica. Esto significa que la energía de Coulomb determina el comportamiento de los electrones. Para tener una idea más clara, Kevin compara este sistema con un gas clásico – “Un gas a temperatura ambiente se rige completamente por la energía térmica o cinética de sus moléculas; en cambio, en los materiales bidimensionales, los electrones se comportan como un ‘gas cuántico’ donde hay una competencia cercana entre la energía de Fermi, térmica, y de Coulomb”. 

Lo interesante de todo esto es que el movimiento de un electrón afecta al movimiento de todos los demás: todos los electrones están ligados. En esta situación, empiezan a aparecer los llamados “fenómenos emergentes”: el efecto final de tener a todos los electrones interactuando al mismo tiempo es muy diferente al de simplemente sumar los efectos individuales de electrones aislados. “Desde un punto de vista teórico, este es un problema intratable, ya que, probablemente no exista en la actualidad poder computacional suficiente para resolver 100 billones de ecuaciones acopladas en un tiempo de vida realista” – afirma Kevin. Entonces la manera de tratar estos sistemas, y descubrir cosas nuevas, es netamente experimental – “Si quieres saber cómo se comportan 100 billones de electrones por cm2 cuando la temperatura es de 0.01 Kelvin y están en un campo magnético de 9 Teslas, la mejor respuesta y la más correcta es cuando la vas a poder medir con un par de cables”.  

Estos fenómenos emergentes pueden suceder a lo largo de milímetros, a pesar de que el tamaño de un electrón es menor que 1 nanómetro. Y, ya que el comportamiento colectivo de estos electrones es muy distinto a lo que uno comúnmente esperaría, una cantidad importante de investigación está enfocada en poder observar qué están haciendo los electrones en la escala nanométrica. Para esto, se usan instrumentos, como el microscopio de efecto de túnel, que les permiten a los experimentalistas “sumergirse” en esta escala nanométrica.

Si quieres saber cómo se comportan 100 billones de electrones por cm2 cuando la temperatura es de 0.01 Kelvin y están en un campo magnético de 9 Teslas, la mejor respuesta y la más correcta es cuando la vas a poder medir con un par de cables

Diariamente, los físicos experimentales en este campo están tratando de introducir nuevas “perillas” en el sistema que estudian para modificarlo de una manera un poco diferente. Este pequeño cambio puede transformar radicalmente al sistema debido a los fenómenos emergentes – “Cuando tengas un poco de intuición con lo que ya has hecho, y suerte, es cuando vas a poder encontrarte con este tipo de cosas en las que cambias un poquito el sistema experimental, como el material o la red cristalina donde viven los electrones, y encuentras cosas nuevas que no sabías que podían existir”.

La vida de un físico experimental

Las actividades que realiza diariamente un físico experimental son muy variadas. Un día puede estar soldando cables en algún instrumento; otro día, redactando un párrafo para un artículo. Kevin recuerda con entusiasmo una tarea especialmente ardua como experimentalista que cada cierto tiempo debe hacer: preparar el “refrigerador de dilución” para que funcione. Junto a su equipo, pueden pasar varios días completando dicha hazaña. El proceso comprende varios pasos: desde sacar el refrigerador del criostato (el cual es necesario para utilizar el refrigerador a una temperatura de 0.01 Kelvin), esperar a que descongele y abrirlo, pasando por colocar nuevas muestras y revisar que ningún cable esté roto por los cambios de temperatura que experimenta, hasta finalmente introducirlo de nuevo al criostato y prepararlo para tomar datos. 

Todo este proceso puede sonar muy difícil y tedioso, y de hecho lo es, pero con práctica y perseverancia Kevin ha podido aprenderlo – “Antes, cuando veía a alguien trabajando con un motor o con electricidad pensaba que era algo extremadamente difícil. Ahora tengo mucha confianza de aprender esas cosas si es que las necesito”. 

El otro extremo de sus actividades es cuando simplemente está sentado frente a su computadora. Puede pasar muchas horas leyendo artículos científicos, ya sea sobre materia condensada u otra área; puede pasar una semana completa escribiendo un avance de un artículo, corrigiéndose varias veces a sí mismo hasta estar satisfecho antes de presentarlo a su asesor. Esto es particularmente notorio ahora pues, debido a la pandemia, debe permanecer en casa y tiene bastante tiempo para dedicarle a este tipo de actividad

“Antes, cuando veía a alguien trabajando con un motor o con electricidad pensaba que era algo extremadamente difícil. Ahora tengo mucha confianza de aprender esas cosas si es que las necesito”

Compartir para progresar

Respecto al ambiente científico, Kevin enfatiza que las reuniones son cruciales. Y no solamente las reuniones con su asesor para ver cómo va el proyecto, sino también con sus compañeros de laboratorio o personas fuera de su área de investigación – “Las reuniones son particularmente útiles cuando tu propio pensamiento se estanca: hablar tus ideas libremente con alguien más hace que el proceso de desestancamiento sea más rápido”. Además, pueden suceder mayores cosas positivas – “Cuando compartes tus ideas con una o más personas, pueden surgir nuevas ideas, es decir, puedes obtener mayores beneficios de los que esperabas: se convierte en un fenómeno emergente”.

La dinámica entre Kevin y su asesor es bastante flexible, siendo Kevin el que dicta las reuniones cuando necesita ayuda – “Esto puede suceder 3 o 4 veces en una semana, o puede que no nos reunamos en toda una semana porque necesito concentrarme en algo que estoy aprendiendo”. Su asesor posee una amplia experiencia en física de materia condensada y tiene una idea muy clara de cómo se desarrolla este campo de investigación. Esta es una de las cosas que hace especial al laboratorio de Kevin.

Otra de ellas es que Kevin ha aprendido la mayoría de habilidades técnicas que ahora conoce gracias a dos ingenieros que trabajaron con los ganadores del premio Nobel de Física en 1998. Y por último, pero no menos importante, el laboratorio donde investiga Kevin tiene todo listo para hacer investigación, no hay ninguna barrera. 

Alejándonos un poco del tema netamente científico, Kevin reconoce que la calidad de personas como seres humanos en Princeton es muy valiosa – “He tenido la oportunidad de hacer amigos en otras facultades como economía, política y lenguas y todas son muy especiales. Uno no se puede aburrir aquí”. Además, en el campus existen diversos clubes extra académicos de danza, juegos de mesa, videojuegos, deportes, entre otros. Y si no existe, uno tiene toda la libertad de crear uno nuevo – “Estas actividades son oportunidades para conocer a tus compañeros y otras personas fuera del ambiente científico, permitiendo que tengas más empatía y afinidad hacia ellos, dando lugar a que contribuyan mutuamente de una manera más eficiente”.

“Cuando compartes tus ideas con una o más personas, pueden surgir nuevas ideas, es decir, puedes obtener mayores beneficios de los que esperabas: se convierte en un fenómeno emergente”

Ciencia = Investigación

Kevin tiene un consejo bastante claro para los que quieren seguir una carrera de ciencias: “Una educación de pregrado en ciencias que no tenga investigación es una educación incompleta”. En particular, menciona que ser un físico o ingeniero físico no se trata solamente de llevar cursos – “Claro que es un fundamento muy importante, pero la otra parte de ser físico es hacer investigación”. 

De acuerdo, hacer investigación en pregrado es fundamental, pero ¿cómo hacerlo bien sin comprometer mis cursos? Es una pregunta válida que cualquier estudiante se haría. En base a su experiencia en la UNI, Kevin resuelve este dilema combinando dos cosas. La primera es que uno debe involucrarse en un ambiente que “induzca su desarrollo y crecimiento”. “Esto suena como marketing de alguna empresa pero es verdad. Es importante que haya personas que quieran entrenarte, que tengan un deseo de querer enseñarte algo” – afirma. La segunda es encontrar un balance entre la investigación y los cursos – “Lo que yo hice fue mantener un nivel de notas mínimo para estar bien en mis cursos, y luego dedicarle todo el resto de mi tiempo a la investigación”.

Para hacer investigación, aparte de tener paciencia y perseverancia (sin los cuales no vas a ningún lado), Kevin resalta que una habilidad clave es saber trabajar en equipo y en grupo. De nuevo, uno siempre escucha este tipo de frases, pero ¿qué significa realmente?. Después de estar cinco años en su doctorado, Kevin está convencido de que saber trabajar en equipo comprende tres características: (1) No ser excesivamente arrogante. Es muy difícil trabajar con alguien que cree que todo el tiempo está en lo correcto, especialmente en un nivel avanzado de estudios como un doctorado. Esto es importante porque a fin de cuentas el trabajo de investigación siempre es en conjunto. (2) No ser excesivamente egoísta. Si haces absolutamente todo por tu cuenta y nunca ayudas a tu equipo, cuando tú necesites ayuda, tu equipo no querrá ayudarte. (3) No ser excesivamente tímido. Es muy difícil hablar con alguien demasiado tímido: uno espera tener una conversación, no que simplemente uno hable y el otro solamente escuche. En el ambiente de investigación uno siempre va a tener que hablar, ya sea para presentar resultados, para pedir ayuda, etc, por lo que se necesita tomar valor y hablar. Aunque Kevin no es necesariamente la persona más tímida del mundo, él cree que estar en situaciones donde simplemente te expones y hablas con personas nuevas es una gran ayuda para sobrellevar la timidez – “Si practicas regularmente conversar con personas, no importa qué tan tímido seas, con el tiempo estarás muy bien”. Sin embargo, pueden existir impedimentos fisiológicos y hay que tomarlos en cuenta (https://physicstoday.scitation.org/do/10.1063/PT.6.4.20200506a/full/).

“Una educación de pregrado en ciencias que no tenga investigación es una educación incompleta”

De cachimbos, exámenes y descansos

Vencer la timidez es particularmente difícil cuando uno es cachimbo, pero es necesario. Complementariamente a los beneficios que esto trae para trabajar en equipo, Kevin añade algo importante – “Si eres ingresante, no tengas vergüenza de hablar con personas mayores que tú que han tenido experiencias valiosas en torno a la ciencia”. Uno debe sacarse el chip de “intentar saber todo por mi propia cuenta” de la cabeza – “Si estás con un grupo de personas puedes llegar mucho más lejos que estando solo” – recalca Kevin. 

Algo que Kevin sí haría diferente si tuviera la oportunidad de volver al pregrado es prestarle más atención al “feedback” de sus prácticas y exámenes. “Cuando daba una práctica calificada y sabía que había aprobado, simplemente lo dejaba ahí, no trataba de entender por qué no había sacado 20″. Él explica que esto va más allá del deseo de ser un alumno que saca puros 20, sino tratar de aprender de verdad, ya que, si no sacó 20 quiere decir que hay algo no ha aprendido. “Esto me lo tomé muy en serio en el doctorado y me hubiese gustado dedicarle más tiempo antes”.

Pero no todo es trabajo. Kevin resalta que saber descansar es fundamental – “El éxito viene de dos cosas: trabajar muy duro y descansar bastante. Los dos deben estar en conjunto”. Y es que nadie es un robot que puede estar 24 horas al día trabajando sin parar. “Para mí, cada cosa tiene un espacio de tiempo en el día: cuando hago física, hago física; cuando estoy con mis amigos, estoy con mi amigos; así con todas las cosas” – nos dice Kevin.

“El éxito viene de dos cosas: trabajar muy duro y descansar bastante. Los dos deben estar en conjunto”

Es necesario tener iniciativa

Todos sabemos que la ciencia en el Perú no es la mejor del mundo. Para los que se quejan insufriblemente de esta realidad, Kevin tiene una respuesta: “Siendo un peruano intentando hacer investigación en Perú, renegar de que no te tocó vivir en EE.UU. o Europa no tiene sentido. Uno simplemente debe sacar lo mejor de lo que tiene alrededor”. Sin embargo, lo que menciona no implica de ninguna manera que su deseo es mantener las cosas como están. Kevin piensa que la clave para mejorar la ciencia en el Perú es la educación de pregrado – “Cuando todas las personas en Perú que quieren hacer ciencia se den cuenta de que para lograrlo también tienen que hacer investigación, esta gente se va a unir porque va a existir un común denominador. No se trata de que queremos sacar puros 20”. 

Pone como ejemplo a EE.UU., donde ha pasado los últimos cinco años de su vida – “Lo que veo que existe aquí y no existe en Perú es que hay todo este grupo de personas que tiene la idea de realmente querer hacer ciencia”. Kevin añade que la investigación no solamente sirve para hacer ciencia – “También es muy valorada en la industria: saber hacer investigación es una habilidad muy aparte de hacer física”.    

Toda esta asombrosa trayectoria que Kevin nos ha contado puede parecer una serie de pasos cuidadosamente planeados, pero ciertamente no fue así – “Las buenas historias siempre son contadas en tiempo pasado. Cuando las cuentas en tiempo pasado, todo tiene mucho más sentido. A través de los años simplemente tomé las oportunidades que venían, y estas fueron oportunidades de ciencia”. Finalmente nos deja con una frase bastante inspiradora: “Ten confianza en ti mismo. Vas a llegar a ser lo que tengas que llegar a ser”.

 

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Kevin tiene una página propia y tiene contenido muy interesante, pueden visitarla! http://kavr.mycpanel.princeton.edu/category/blog/