2011: El Gran Colisionador de Hadrones despierta expectativas

El Gran Colisionador de Hadrones se extiende a lo largo de un túnel circular de 27 kilómetros de circunferencia bajo la superficie de la frontera suizo francesa.

Créditos: Maximilien Brice

En 2011 el acelerador de partículas denominado Gran Colisionador de Hadrones generará una cantidad de datos tres a cuatro veces mayor que el año pasado. Científicos argentinos participan en diversas líneas de investigación que se realizan en ese proyecto internacional que reúne a 37 países.  La doctora en física María Teresa Dova del Instituto de Física La Plata, que integra el experimento ATLAS destinado a descubrir partículas presentes en los primeros instantes después del Big Bang, dialogó con la Agencia CyTA.

(04/03/11 – Agencia CyTA – Instituto Leloir. Por Bruno Geller)-.Desde sus inicios, científicos argentinos se embarcaron en uno de los proyectos más ambiciosos de la historia de la humanidad: el Gran Colisionador de Hadrones (LCH, según sus siglas en inglés). Esta obra de ingeniería es un  acelerador de partículas construido en un túnel circular de 27 kilómetros de circunferencia bajo la superficie de la frontera suizo francesa en la sede del Centro Europea para la Investigación Nuclear (CERN, según sus siglas en francés).

“El LCH fue diseñado para colisionar frontalmente haces de protones y núcleos pesados circulando en direcciones opuestas. Mediante su empleo se espera poder responder cómo se presenta la materia subatómica en su nivel más elemental, cuáles son sus fuerzas y sus componentes básicos. Esta máquina fantástica permite visualizar partículas que estuvieron presentes en los primeros instantes después del Big Bang, momento en que se originó el universo. A partir de millones de estas colisiones en las que se producen  a su vez miles de partículas nuevas que se registran en los detectores, es posible obtener información relevante sobre la materia”, explicó a la Agencia CyTA la doctora en física María Teresa Dova, investigadora del CONICET en el Instituto de Física La Plata y profesora titular de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP). Y agregó: “Este año se realizarán experimentos que generarán una cantidad de datos tres a cuatro veces mayor que los registrados en 2010.”

En ese sentido, los científicos del proyecto esperan convertir la información obtenida en el descubrimiento de partículas cuya existencia predicen diversos modelos teóricos de la física.

Experimento ATLAS

Dova y su grupo del Instituto de Física de la Plata está abocada desde 1990 a la investigación en física de altas energías, mediante experimentos del CERN.  “En 2005 inicié un proyecto científico conjunto con el grupo de la  Universidad de Buenos Aires (UBA), liderado por el doctor Ricardo Piegaia, que culminó con el ingreso formal de los dos grupos argentinos en el experimento ATLAS del LCH”, afirmó Dova.

En ese experimento participan más de 2000 físicos que representan a 37 países y a 170 universidades. “Esa enorme colaboración internacional basa su éxito en dividir el trabajo en proyectos separados, donde cada grupo tiene diferentes responsabilidades. Uno de los aspectos en los que contribuimos con mi grupo del IFLP está relacionado a las condiciones del LHC, derivadas de la alta energía y la intensidad de los haces de protones colisionando: se esperan 1000 millones de colisiones protón-protón  por segundo, generándose en cada cruce miles de partículas que serán colectadas por el detector ATLAS (uno de los cinco detectores del LCH)”, explicó Dova. Y continuó: “Esas condiciones son realmente extremas y una de nuestras tareas principales consiste en seleccionar, de entre 1000 millones de colisiones, aquellas que resulten eventos físicos de interés, útiles para responder nuestras preguntas. Justamente en  estos datos que seleccionamos tan rigurosamente entre millones, realizamos complejos análisis para la búsqueda de la partícula de Higgs (partícula hipotética que ayudaría a explicar el origen de la masa), de Gravitones (partículas predichas en modelos teóricos de la física que participarían en la interacción gravitatoria), y también estudiamos procesos físicos del modelo estándar aptos para obtener información relevante para completar nuestro entendimiento de las partículas elementales y sus interacciones.”

Los ingenieros del Laboratorio de Instrumentación y Control de la Universidad Nacional de Mar del Plata también participan en el proyecto, en el área de la electrónica de potencia para el sistema de aceleradores del Laboratorio CERN. La participación de Argentina a través de estos grupos en ATLAS también se efectivizó gracias al apoyo institucional del Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación Productiva, la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica y el CONICET.

Lo cierto es que además de la capacidad de interpretación que aportan los científicos argentinos a este proyecto internacional, su contribución se dirige también a otras áreas. De acuerdo con la doctora Dova, las mencionadas líneas de investigación permitirán crear  un puente necesario entre la investigación básica en uno de los campos de vanguardia del mundo y actividades de transferencia tecnológica en la Argentina. “Por esta razón recientemente presenté un proyecto para poder aportar al experimento ATLAS un hardware construido en nuestro país, en particular para la actualización del detector de luminosidad (mide el número de colisiones por unidad de área y tiempo que se producen en el mismo) de ATLAS”, concluyó la investigadora del Instituto de Física La Plata.

Campos magnéticos 100 mil veces mayores que el de la Tierra

A 100 metros de profundidad se extiendeel Gran Colisionador de Hadrones (LCH). Este acelerador de partículas está construido en un túnel circular de 27 kilómetros de circunferencia en la frontera suizo francesa en la sede del Centro Europeo para la Investigación Nuclear. Su construcción demandó un presupuesto cercano a 3000 millones de euros en 20 años, aportado por los países europeos.

En 2010 el LCH alcanzó a producir energía en la colisión entre protones de 7 teraelectronvoltios (TeV).”TeV es una unidad de energía usada en la física de partículas. Si tenemos en cuenta la energía de un mosquito volando, un TeV es aproximadamente equivalente a la producción de esa energía en espacios que son alrededor de un millón de millón de veces mas pequeños que un mosquito”, explicó la doctora en física María Teresa Dova, investigadora del Instituto de Física de La Plata.Y agregó: “En el LCH, cada haz de protones consiste  de ‘ramilletes’ de unos pocos centímetros de largo y menos de 1 milímetro de diámetro, conteniendo 1011 protones. Esos protones se mueven en un  túnel con un altísimo vacío para evitar colisiones con las moléculas de gas en el interior”, explicó Dova. Y agregó: “El acelerador utiliza potentes campos eléctricos para aumentar la energía del haz de partículas, y campos magnéticos para mantener el haz estrechamente focalizado guiando a las partículas en el interior del anillo. En estas máquinas circulares las partículas dan vueltas y más vueltas, aumentando su energía en cada una de ellas. Pero a medida que las partículas adquieren mayor rapidez, más tienden a salirse del anillo. Para mantener las trayectorias de los haces el LCH hace uso de campos magnéticos muy intensos que sólo se alcanzan mediante el empleo de imanes superconductores a lo largo de los 27 km del anillo que para su funcionamiento deben ser enfriados a −271,25 °C, lo que resulta en la mayor instalación de criogenia (técnicas para producir frío) en el mundo.”

Los imanes más grandes son los dipolos magnéticos que mantienen el haz de protones confinado en el interior del anillo. “Cada uno es de alrededor de 15 metros de largo, pesa 35 toneladas,  y en total hay 1232 dipolos a lo largo de todo el acelerador. Estos producen campos magnéticos 100 mil veces mayores que el campo magnético de la Tierra”, destacó la doctora Dova.  

 

 

 

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