FÍSICA

Descenso al otro LHC: lo que los físicos no esperaban encontrar

El Gran Colisionador de Hadrones es un instrumento tan sofisticado y preciso que los físicos que analizan sus mediciones observan fenómenos que suceden fuera del túnel y que no esperaban detectar. Tras el descubrimiento del bosón de Higgs, los técnicos del CERN trabajan para volver a poner en marcha el LHC antes de final de año y producir colisiones al doble de energía. Next ha estado allí.

El ascensor que desciende hasta el túnel del LHC recorre el equivalente a 33 pisos de un edificio antes de llegar a su destino. Hay 100 metros hasta la superficie y el anillo da una vuelta de 27 kilómetros bajo el suelo de Ginebra, en Suiza. En caso de emergencia, nos advierten, el lugar más seguro es el propio ascensor, que está presurizado para servir de refugio si hay un incendio o fuga de gases. Subir 100 metros por las escaleras, en cualquier caso, tampoco sería una buena idea. En circunstancias normales son muy pocas las personas que bajan hasta aquí, pues la mayoría de controles se realizan de forma remota. Por el camino hay carteles que advierten de la posibilidad de quedarse aturdido en un rincón y morir asfixiado por el helio que refrigera los criostatos cuando el LHC está en marcha. 

"Si tuviéramos helio dentro del sistema estaría prohibido estar aquí", afirma José Miguel Jiménez, director del departamento de Tecnologías del CERN. Este granadino de 46 años está a cargo del funcionamiento técnico del LHC y trabaja para adaptar las instalaciones del túnel a la próxima fase de los experimentos. Cuando se reanude la actividad, a finales de año, el CERN intentará ir más allá del bosón de Higgs y los protones pasarán de colisionar de 7 TeV  a 14 Tev (teraelectronvoltios), el doble de energía. "¡Pero eso no significa que vayamos a pagar el doble en la factura de la luz!", bromea Jiménez.

José Miguel Jimñenez, durante nuestra visita al LHC

José Miguel Jiménez, durante nuestra visita al LHC

Los trabajos se centran ahora en adaptar los imanes y los conductos, y en proteger los equipos de los daños que podrían producir los protones que escapen del haz principal, que será más fino y más denso.  El haz tiene ahora unos 8 mm de ancho y una décima de milímetro de alto. El interior del conducto se mantiene a -271º C y en unas condiciones de 10^-12 atmósferas, uno de los mayores vacíos del Sistema Solar. "Cada protón", añade el técnico español, "da 11.000 vueltas al anillo cada segundo, es decir, pasa por cada punto 11.000 veces y durante 100 horas tiene que ir circulando sin colisionar en ningún momento con ningún átomo o molécula residual".

Detectando fenómenos inesperados

El LHC es tan preciso en sus mediciones que en ocasiones se convierte en un detector de fenómenos externos. En los comienzos del CERN, por ejemplo, cuando el LHC era todavía el LEP, una anomalía en las gráficas resultó ser un efecto provocado por la Luna: las fuerzas de marea de la interacción con nuestro satélite desplazan los 27 km de túnel y hay que hacer las debidas correcciones. El peso del lago Lemán, a varios kilómetros de distancia, también hace variar las gráficas en función de si está más o menos lleno y el empuje que ejerce el agua sobre el terreno en el que se asienta el colisionador.

El LHC es tan preciso en sus mediciones que en ocasiones se convierte en un detector de fenómenos externos.

Más recientemente, Jiménez recuerda cómo se detectó en las mediciones el terremoto de 2011 en Japón, y no olvida el episodio que les mantuvo desconcertados durante meses en los años 90. "La masa subía en las gráficas y estuvimos buscando durante semanas", relata. "Lo que nos salvó fue que los trabajadores de la SNCF [red ferroviaria francesa] se pusieron en huelga durante 15 días y la señal desapareció". Solo entonces establecieron la correlación y descubrieron que la anomalía era producida por el paso en la zona cercana, y en determinados día de la semana, del tren de alta velocidad (TGV) que unía Francia con la ciudad de Ginebra.

Una cebolla y una cámara

Además de los trabajos del túnel, la otra labor intensa se centra en  ajustar los detectores ATLAS y CMS, los dos instrumentos que sirvieron para encontrar el bosón de Higgs en 2012. Decenas de físicos e ingenieros trabajan para poner a punto estos gigantescos imanes, diseñados y construidos en parte por la colaboración española del LHC, coordinada por la CPAN. "Detrás de esa puerta está la bestia", anuncia el investigador español Garoé González antes de enseñarnos el gigantesco ATLAS. La máquina,  de 50 metros de altura, fue introducida pieza a pieza como "un barco dentro de una botella", dice González. Debido al parón técnico, el detector está abierto y se pueden observar sus componentes. "Los detectores son como una cebolla", explica, "con muchas capas para detectar los muones".  Jesús Puerta, miembro del experimento CMS, prefiere compararlo con algo más tecnológico. "Imagina que es una gigantesca cámara digital de 40 millones de píxeles, que tiene que tomar 40 millones de fotos por segundo", afirma. "Y que no solo eso, sino que tiene que ser capaz de saber si las fotos que estás tomando son interesantes o no. Una cámara gigantesca, superprecisa y con muchos píxeles".

Hay que limpiar el detector de tornillos sueltos que el imán puede convertir en balas

Uno de los aspectos menos conocidos de los trabajos de ajuste del LHC es la importancia de la limpieza. "Un problema importante son los tornillos", explica Garoé González. "Si se te cae uno de los tornillos que es de plástico no pasa nada, pero cuando escuchas ¡clinc! sabes que es uno metálico. Y cuando se pone en marcha la máquina, esos tornillos pueden ser balas aquí dentro. Una vez que enciendes, eso empieza a volar por todas partes". Por eso, una vez terminados los trabajos, decenas de personas trabajarán dentro del detector provistos de aspiradoras y mochilas, hasta dejarlo impoluto y sin partículas de polvo, que también pueden acumular radiación.

Ovnis en el LHC

La importancia de la limpieza también se puso de manifiesto en los arranques del LHC, cuando se empezaron a medir las colisiones. "Durante el año 2010", explica Xavier Cid Vidal, que trabaja en el experimento LHCb, "se produjo un fenómeno muy curioso al que llamábamos UFOs (ovnis)". En las primeras mediciones se detectaban unas anomalías que invalidaban los cálculos y tenían difícil explicación. "Se cree que, del embalaje del acelerador, quedaron pequeños trocitos de plástico volando y a veces el haz chocaba contra ellos", asegura Cid. "Eso nos desmontaba completamente el haz y teníamos que volver a empezar. Era bastante curioso porque podías saber en qué parte se había producido esa pérdida y dónde estaban esos UFOs, esos plásticos, que nos impedían tomar el máximo de datos".

Los técnicos del LHC podrían decirnos si fuera hace frío, llueve o hace calor

Otra de las capacidades insospechadas del LHC nos la cuenta la física Mar Capeáns, una de las investigadoras más veteranas en este lugar. "Los detectores con los que trabajo son muy especiales porque la mayor parte están llenos de gas. Este gas es sensible a las variaciones de presión y temperatura y, por lo tanto, nosotros con nuestros detectores en cualquier momento te podemos decir a qué temperatura estás y cuál es tu presión". De alguna manera, desde los 100 metros de profundidad del túnel, los técnicos podrían decirnos si fuera hace frío, llueve o hace calor, e incluso hacernos su particular previsión del tiempo. "Son medidores de presión atmosférica con precisiones enormes" concluye Capeáns. "Lo que pasa", bromea, "es que ¡son muy caros!".

En los próximos meses los trabajos de puesta a punto convertirán al LHC en un detector todavía más preciso. "Vamos a tener una cantidad de colisiones simultáneas mucho más altas", resume Jiménez. "ATLAS y CMS se diseñaron para un número de colisiones y, dentro de la mejora del horizonte de 2023, la idea es multiplicarlo por cinco". Tras el éxito del hallazgo del bosón de Higgs se respira en el CERN una especie de melancolía post coitum, como si una vez alcanzada la meta más llamativa, los premios y el reconocimiento, fuera muy difícil retomar la atención pública. Desde el punto de vista científico, como ironiza el físico español Luis Álvarez-Gaumé, otro veterano en el CERN,  el hecho de que las observaciones cuadraran con el Modelo Estándar ha sido "muy deprimente". “Lo que uno esperaría sería una sorpresa”, asegura. Mientras cambian los imanes, mejoran los equipos y protegen el túnel, la esperanza de los físicos es que sigan apareciendo anomalías en las mediciones y que esta vez no sea un tren ni un trozo de plástico del embalaje, sino algo que no cuadre con los cálculos y abra una ventana para conocer la materia oscura, la supersimetría o un campo inexplorado de la Física.

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