De Asturias al Gran Colisionador

La máquina más compleja jamás construida acaba de arrancar cerca de Ginebra. Es el LHC, el Gran Colisionador de Hadrones. Entre la aportación española, investigadores de la Universidad de Oviedo y empresas asturianas han invertido largas horas de trabajo en este flamante equipamiento del CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas). Junto a ellos, diez mil investigadores de todo el mundo dirigen ahora su atención hacia el acelerador de partículas que permitirá observar la materia como nunca antes y que desvelará nuevas claves sobre el universo y sus fuerzas fundamentales.

Entre la participación española al mayor coloso tecnológico de la historia, se encuentran empresas asturianas como Felguera Construcciones Mecánicas (FCM, Grupo Duro Felguera), Nortemecánica o Asturfeito, entre otras. La colaboración de FCM en el diseño de prototipos y equipos para el LHC comienza en 1997. Entre otros componentes, la empresa ha fabricado 361 cámaras de vacío, aproximadamente un tercio de las envolventes exteriores del anillo de aceleración de partículas. En cuanto a las dificultades que tuvo que superar este proyecto, Ruth Fernández Pastor, jefa de proyectos para el CERN de FCM, destaca: “En España no hay un organismo homologado para hacer las pruebas de vacío, por lo que el CERN nos homologó directamente para poder validar las cámaras”.

Felguera Construcciones Mecánicas también ha fabricado 106 módulos de servicio para la línea criogénica QRL, que abastece de frío al anillo de aceleración. “Se trata de equipos muy complejos que permiten una refrigeración sin precedentes, muy cercana al cero absoluto. Su fabricación se extendió entre 2002 y 2006, años en los que requirió el trabajo de 30 personas”, explica Ruth Fernández.

La refrigeración que consigue el sistema de enfriamiento del LHC es tan extrema que, el profesor Javier Cuevas, coordinador del Grupo de Física Experimental de Altas Energías de la Universidad de Oviedo, afirma: “el LHC está a la temperatura más baja que podemos encontrar en la Galaxia y, en cuanto comiencen a producirse las colisiones de partículas, éstas serán el sitio más caliente del sistema solar”.

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Según fuentes de FCM, esta empresa ha sido el principal suministrador de la región al CERN durante los años de construcción del LHC. También llevan marca asturiana algunos componentes del detector CMS del LHC, para cuya fabricación FCM necesitó tres años: “fabricamos dos calorímetros, que son piezas de latón con mecanizaciones muy complejas, y cuyo peso alcanza las 900 toneladas. Como en el resto de componentes que desarrollamos para el LHC, el montaje fue muy espectacular y complicado”, resume Ruth Fernández.

La colaboración de esta empresa asturiana en la creación del LHC también incluye la fabricación y montaje en el CERN de los 8 criostatos del detector ATLAS, unas piezas de 25 metros de longitud y 6 metros de ancho que necesitaron entre dos y tres semanas su transporte por tierra hasta Ginebra.

Al LHC también ha contribuido el Gobierno del Principado, que a través del Plan de Ciencia Tecnología e Innovación, que gestiona la FICYT ha aportado apoyo y financiación para fabricar los criostatos tanto del detector ATLAS como del acelerador en sí.

Ahora que la fase industrial o de fabricación y montaje del LHC ya está cumplida, y comienza el auge de la fase científica, Felguera Construcciones Mecánicas continúa fabricando equipo similares para otros laboratorios en Japón y Alemania. “Sería una pena abandonar esta línea de trabajo una vez que hemos adquirido el conocimiento clave, el know-how, tan difícil de lograr en este sector”, señala Ana Isabel Bernardo, gerente de FCM.

También radicada en el Principado, la empresa Asturfeito ha colaborado en la fabricación, montaje y pruebas en vacío de diversos equipos mecano-soldados para el LHC. Según fuentes de la compañía, “desde hace años, colaboramos con el CERN, del que somos suministrador habitual”.

La contribución de la Universidad
El CMS es uno de los cuatro detectores de partículas que operan en el LHC, y el Grupo de Física Experimental de Altas Energías de la Universidad de Oviedo que dirige Javier Cuevas ha trabajado, entre otros aspectos, en alineamiento y construcción de la cámara de muones que contiene. “Esta parte ha sido especialmente complicada, porque se requería una alineación muy buena de los elementos del detector para poder hacer mediciones fiables, que nos permitan identificar las partículas. Para lograrlo, hemos utilizado sistemas de láser muy precisos, en colaboración con el Instituto de Física de Cantabria”, explica Javier Cuevas. Los investigadores se enfrentaban a las 12.500 toneladas de peso del detector, junto a sus 20 metros de longitud y 15 de diámetro, todo un reto para conseguir la precisión que permitirá localizar las partículas subatómicas.

Además, el Grupo ha recibido ayuda del Plan de Ciencia, Tecnología e Innovación del Principado, a través de la FICYT, para abordar la parte de computación, a la que también han contribuido empresas asturianas del sector. Ahora, después de haber diseñado las estrategias más adecuadas para analizar los datos del detector, los investigadores de la Universidad de Oviedo están impacientes por empezar a explotar la información que generará cada colisión de partículas.

En los próximos meses, el equipo de Javier Cuevas espera empezar a recoger los frutos de 15 años de trabajo. Comparten la expectación con miembros del Grupo de Física Teórica de la Universidad de Oviedo como Yolanda Lozano, que también han colaborado en la investigación.

En cuanto al futuro de esta línea de trabajo de la Universidad, será necesario el apoyo de nuevos equipos e infraestructuras para la investigación que ya están en marcha: “el Cluster de Modelización Científica del Campus de Mieres será una herramienta indispensable para el éxito de la investigación”, señala Isidro González, responsable de Computación Científica del Grupo

El sueño de Einstein
Las colisiones que se producirían en el LHC permitirán a los científicos estudiar los instantes inmediatamente posteriores al Big Bang, por lo que la ciencia podrá avanzar en el conocimiento de la estructura del universo y del comportamiento de la materia. Cuevas lo resume así: “Es un paso más hacia el sueño de Einstein: conciliar la mecánica cuántica y la gravitación universal, y conseguir observar la unificación de las cuatro fuerzas fundamentales del universo: la gravitatoria, la electromagnética, la nuclear fuerte y la nuclear débil.”

Entre los resultados que arrojará el LHC sobre la naturaleza de la materia, la antimateria y el Universo, “el LHC permitirá consolidar el Modelo Estándar [la teoría más aceptada] de la física, entendiendo en precisión el quark top, la última partícula que se ha descubierto en el acelerador de partículas estadounidense Tevatron. También nos permitirá saber si el bosón de Higgs existe”, destaca Cuevas. El bosón de Higgs, o partícula de Dios, es la única partícula del modelo estándar de la física de partículas que aún no ha podido observarse, y que permitiría consolidar la teoría dominante en la física y explicar por qué las partículas tienen masa.

La ciencia rebasa barreras políticas
Al margen de los resultados científicos que el LHC pueda empezar a arrojar en un mes, cuando empiecen a producirse las primeras colisiones entre partículas, “la puesta en marcha del Gran Colisionador de Hadrones es ya de por sí un logro científico que justifica su construcción”, afirma Cuevas.

Este proyecto ha logrado que unos 10.000 científicos de casi 200 instituciones diferentes, de todas las razas y religiones; y de lugares en conflicto como La India y Pakistán, Taiwan y China, Irán, Irak y EEUU, unieran sus esfuerzos para producir avances sin precedentes en supercoductividad, tecnología de vacío, electrónica, tecnología de frío, computación, tecnología láser, óptica de precisión… “Hasta ahora, éste ha sido el único proyecto capaz de englobar tanta diversidad”.

El límite de la tecnología
El gran colisionador de partículas se aloja en un túnel circular de 27 kilómetros de longitud enterrado a unos 100 metros de profundidad cerca de Ginebra. Contiene 1.232 imanes dipolares de 15 metros que generan un campo magnético potentísimo (de 8,4 teslas) a -271,3 ºC. Por este acelerador, el más potente del mundo, circularán haces de protones en sentidos opuestos chocando entre sí en cuatro puntos concretos. Es en estos puntos donde se colocan los cuatro enormes detectores de partículas que registran los resultados de las colisiones: ATLAS, CMS (en el que trabajan los investigadores de la Universidad de Oviedo), ALICE y LHCb.

Los haces de protones circularán por el LHC a velocidades muy próximas a la de la luz y darán unas 11.000 vueltas por segundo a su circunferencia kilométrica. Cada uno de estos haces contiene la misma energía que un tren de alta velocidad. Pero no será hasta dentro de unos meses, cuando el LHC funcione a pleno rendimiento. Entonces, “toda la energía de las partículas que colisionarán en el LHC, es decir: protones, y su masa, se transformará en energía, que se recombinará en forma de nuevaspartículas diferentes”. Para conseguirlo, afirma Cuevas, el ser humano ha establecido con el gran acelerador de Ginebra el nuevo “límite de la tecnología”.

Más información

– Los miembros del Grupo de Física Experimental de Altas Energías de la Universidad de Oviedo que dirige Javier Cuevas son: Isidro González, Lara Lloret, Bárbara Álvarez, Patricia Lobelle, Javier Fernández, Rebeca González y Jesús Manuel Vizan.

– Contribución española: En la puesta en marcha del LHC han participado instituciones y organismos de investigación españoles como el IFIC de Valencia, el IFAE y el CNM-IMB de Barcelona, el CIEMAT, el CSIC, el IFCA de Cantabria, el IGFAE de Galicia, la Universidad de Santiago de Compostela, la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Barcelona y la Universidad Ramón Llull, entre otros. España ha aportado 55 millones de euros para el CERN, y financia con casi 20 millones de euros anuales a los equipos españoles que participan en los cuatro experimentos.

Entre las empresas nacionales que han colaborado en la puesta en marcha del LHC se encuentran Empresarios Agrupados, Dragados, IDOM, JEMA, ANTEC, Elay, EADS-CASA, Telstar, Vacuum projects, GTD, CRISA, INSYTE, SAIFOR, IBERINCO, SENER, INTECSA-INARSA, TAM, AXIMA y SIDASA, entre otras.

 

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