Febrero 19, 2015
El dispositivo más grande del mundo – tercera parte.
Primero, un breve resumen de las dos partes anteriores…
En la frontera Franco-Suiza, cerca de Ginebra, hay un lugar llamado CERN. Dentro de sus diversos edificios, los alquimistas de hoy día científicos les conCiERNe la estructura fundamental del universo. Dispersan protones y otras partículas casi a la velocidad de la luz y las hacen chocar unas contra otras, creando varios tipos de plasma de quark-gluones y otros fenómenos físicos misteriosos. Luego aplican inteligencia titánica (matemáticas, física, física nuclear, mecánica cuántica… todo esto), capacidad de ingeniería y potencia de cálculo para realizar un seguimiento de los resultados de las colisiones de estas partículas fundamentales.
Estuvimos allí la otra semana y nos dieron una larga e interesante visita guiada. Sacamos muchas fotos también…
El primer acelerador que vimos se llama LEIR (Low Energy Ion Ring o anillo de iones de baja energía). En él, los iones de plomo se agrupan. Primero, los iones van del acelerador lineal LINAC-3 al LEIR, luego pasan a través de un anillo PS, hasta llegar a un complejo de grandes aros, incluyendo el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).
El LHC – ahora esto solo es un dispositivo mega grandioso. Tiene una longitud de casi 27 kilómetros – a gran profundidad (por razones prácticas, pero también para que el ‘ruido’ atmosférico no afecte a la observación de los resultados de la colisión). Está repleto de toneladas de dispositivos especiales para la dispersión de partículas atómicas, su colisión y la grabación de los procesos.
Las partículas viajan al vacío a lo largo de dos tuberías paralelas (en direcciones opuestas), y en ciertos lugares de estos chocan. Los haces son guiados a lo largo del anillo del acelerador por un fuerte campo magnético mantenido por imanes superconductores. La superconductividad se consigue con el uso de gel líquido de refrigeración. Todo este proceso consume cerca de 180 megavatios de electricidad de Francia.
Las tuberías del LHC son así:
Para que todo funcione, es necesario que se inventen algunas inimaginables técnicas avanzadas de magia. Por ejemplo, en cuanto a la refrigeración con gel líquido (hasta los -271°C – sólo dos grados sobre cero), las partes de hierro se contraen de algún modo, así que las tuberías necesitan estar hechas con ‘manguitos’ especiales y/o dobladas para poder resistir tantos cambios de tamaño.
A continuación, una vez se enfría hasta alcanzar el estado de superconducción, el sistema eléctrico del LHC necesita hacer contacto con el cable externo ‘terrestre’, que se alimenta y se calienta con la energía de 180 megavatios. Aquí, la energía necesita ser transmitida – pero sin que el calor sea transferido al mismo tiempo. Eso solo es un ejemplo de las dificultades a las que se enfrenta la ingeniería para tener el LHC listo, funcionando y haciendo su trabajo. Pero hay muchos más…
1) Todos los protones dispersados en el LHC se extraen de un átomo de hidrógeno ordinario. Sólo se usan dos nano gramos de hidrógeno por día. Dicho de otro modo, para conseguir sólo un gramo de hidrógeno en la tubería, el LHC necesitaría realizar la operación de enfriamiento durante… ¡un millón de años!
2) Los protones de energía total viajan en el LHC a 0.999999991 veces a la velocidad de la luz. Cada protón gira alrededor del anillo de 27km más de 11.000 veces por segundo.
3) La energía cinética utilizada para dispersar esta pequeña partícula de materia es equivalente a la utilizada en un tren de alta velocidad o un avión de pasajeros.
4) La presión de los tubos de haces del LHC es casi diez veces inferior que en la Luna. Esto se llama ‘gran vacío’.
5) El túnel del LHC tienen una ligera inclinación (solo del 1,4%). Esto está hecho para compensar las diferencias en la textura del suelo subyacente. El extremo final del túnel situado en el Lago de Ginebra se encuentra a 50 metros de la superficie; el final francés – a 175 metros.
6) Los datos registrados en cada uno de los grandes experimentos en el LHC son suficientes para llenar cerca de 1.000.000 DVDs cada año.
7) La superconductividad de los imanes para la gestión de los grupos de protones, se obtiene por cables que contienen delgados niobios de fibra de tan sólo 7 micrómetros (0.007mm) de ancho. Eso es 10 veces más delgado que el grosor de un cabello humano. Y si pudiéramos situar todos los filamentos de niobio del LHC de extremo a extremo, cubrirían seis veces la distancia al sol, y aún quedaría suficiente para ir a la luna y regresar ¡75 veces!
Entonces, lo tienes: esta cosa es compleja y colosal.
Todo esto cuesta cantidades colosales también (y no hay ningún beneficio comercial a la vista en años). Así que es natural que no sólo un país pague la factura. Un completo listado de países hace su pequeña contribución al CERN y a su LHC, entre otras cosas. En este poster se clasifican todos los países que contribuyen (estoy particularmente impresionado por la contribución de Italia, por no mencionar el país con la bandera de rayas horizontales de color blanco, azul y rojo :).
No me sorprende que falte la bandera del Reino Unido 
Por desgracia, no nos permitieron entrar en el túnel del LHC ya que el día que estuvimos allí, todos los sistemas pasaron a la clandestinidad. Sólo pudimos entrar en una de los ejes de 100 metros de profundidad que conducen al colisionador. La próxima vez tendremos que venir durante un periodo de inactividad para poder ver el comportamiento real. Cuando trabaja nadie puede entrar en el túnel debido a estrictas reglas de seguridad.
Hablando de seguridad…
Los aceleradores (especialmente los más grandes) – son dispositivos complejos y extremadamente caros. Realmente pueden perjudicar al mundo (como quemar un agujero de varios metros de ancho), pero también pueden dañarse a sí mismos. Sólo tienes que buscar ‘Accidente del Colisionador de Hadrones’ en la red.
En consecuencia, tanto dentro como alrededor de todo el conjunto se han instalado diferentes medidas de seguridad multi-nivel. Todo está recubierto de sensores, hay distintos sistemas de bloqueo, controles, bombillas rojas, señales de “¡Stop! ¡Prohibido!”, y así sucesivamente. Si de repente algo va mal, se pone en marcha la parada de emergencia del colisionador, que extingue los grupos de neutrones en cuatro ciclos (¡es decir, ¡en 25.000 acciones por segundo!).
Así que sí, en general, estoy seguro de que la infraestructura física del CERN está en buenas manos. Sin embargo, en lo que respecta a la red informática, que recopila y procesa infinitesimales cantidades de datos – no estoy tan seguro, de hecho, estoy seguro de todo menos de esto.
El CERN cuenta con un gigantesco centro de datos, gracias al cual nacieron grandes inventos del mundo de las TIC (¿mencioné la WWW?), y hay una sistema de cuadrícula grande para la computación distribuida también. Todo el nivel de informatización aquí es estratosférico, y sin toda esta infraestructura informática ninguno de los costosos experimentos físicos serían posibles. En consecuencia, la mega composición y las redes del CERN necesitan protección constante contra los diferentes malware y los ataques hackers – que en el CERN se realizan constantemente. Por desgracia, esta es la realidad de la vida cibernética contemporánea. ¡Y esto es en lo que nos gustaría ayudar!
Ahora un poco sobre los chistes internos del CERN…
Resulta que los científicos también son humanos y divertidos… Aquí tienes una prueba:
Como en…’Rayo – en esta dirección’. Solo en caso que siga la dirección equivocada para los haces de partículas
¿Antimateria? Caray. ¡Esto da miedo! El sueño material de los astronautas y los militares. Puedes ver por qué: 1 gramo de antimateria + 1 gramo de materia = un estallido de una dimensión considerable a la de la bomba atómica.
Pero no sólo se trata de militarización y otras aspectos negativos escalofriantes.
De acuerdo, las armas del futuro se inventan aquí, pero también las nuevas fuentes energéticas del futuro. Y estoy seguro de que habrá otras cosas útiles y positivas que también se inventarán aquí – por error, como a menudo pasa con los experimentos científicos. Buscando una cosa, se encuentran con algo totalmente diferente e inesperado que es más valioso que lo primero. Efectos colaterales positivos. Un poco como la penicilina :).
Sobre el hangar vi pájaros volando. Tienen que ser anti-pájaros, pensé. Y el gato que vi – claramente un anti-gato.
¿Qué más contar de naturaleza positiva? Amablemente nos dieron ¡un par de kilos de antimateria! Pero, por desgracia, no estaban permitidos en el avión – tampoco en la bodega.
No. En total, sólo de cinco a diez anti-protones por segundo se registran en el CERN. Y si les añadimos anti-electrones, por supuesto, conseguimos anti-hidrógeno. Pero a semejante ritmo, conseguir un gramo de anti-hidrógeno conllevaría… toda la vida del universo.
Muy bien amigos. Eso es todo sobre el CERN y sus alucinantes aceleradores.
¡Adiós por ahora!…
