Animación de una colisión de protones en el LHC registrados en el detector ATLAS. / ATLAS Experiment © 2014 CERN

El gran acelerador LHC vuelve a generar datos científicos

Un fallo en uno de los grandes detectores empaña el inicio de la nueva fase de funcionamiento con el doble de la energía alcanzada hasta ahora

• Rumbo a ‘terra incognita’: el LHC reinicia su singladura

Alicia Rivera Madrid 2 JUN 2015 – (El País)

Desde este miércoles a primera hora, el gran acelerador de partículas LHC, junto a Ginebra, está produciendo colisiones de partículas a una energía jamás alcanzada en ningún otro experimento, para que los grandes detectores registren la información que los científicos necesitan. Son los primeros choques de protones acelerados hasta una energía de más de 7.000 veces su masa (o energía en reposo), que los enormes detectores registrarán desde hace 27 meses. El LHC, tras tres años funcionando con gran éxito en cuanto a resultados científicos (permitió descubrir el Bosón de Higgs), ha estado dos años parado para ponerlo a punto y poder casi duplicar su energía en esta segunda fase, que pasa de siete teraelectronvoltios (TeV) a 13 TeV a partir de ahora.

Pero, un contratiempo en uno de los grandes detectores de partículas del LHC, el CMS, ha empañado un poco en arranque de esta segunda fase de trabajo con la gran máquina científica.“No es un problema serio. Se trata del sistema de filtros de helio líquido de uno de los imanes”, ha explicado a EL PÁIS Tiziano Camporesi, el líder del CMS. El helio líquido se encarga de la necesaria refrigeración de los imanes superconductores del detector. “Y el filtro principal se ha saturado, impidiendo el paso del helio; lo cambiamos tres o cuatro veces al año, pero esta vez ha sido antes….”, añade Camporesi, comentando que habían visto el problema hace unos días. El filtro se ha limpiado y recolocado, pero el imán afectado “que es importante”, está hoy apagado. Esto no impide a CMS tomar datos y el líder del experimento aclara que en estos primeros días de choques de partículas, y en función del tipo de registros que se toman, se trabaja sin ese imán. De cualquier forma, para el próximo domingo por la noche o lunes por la mañana, confía Camporesi, estará solventado el problema y el CMS tomará datos regularmente.

Camporesi recalca que este inconveniente no afecta en absoluto al funcionamiento del LHC ni de los otros detectores y que, por lo demás, “CMS está funcionando bien, mejor que bien….”, recordando que, en los 27 meses de parada del acelerador, se han hecho notables mejoras y ajustes del gran detector.

Los físicos quieren adentrarse en profundidades inexploradas del universo subátomico con la información que obtendrán en las fenómenos generados por los choques de partículas en esta nueva fase de funcionamiento que hoy ha concentrado vítores y aplausos en la sala de control del acelerador en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

En los últimos meses los expertos han cumplido la fase de arranque del LHC, instalado en un túnel subterráneo circular de unos 27 kilómetros de diámetro. Los protones, en dos haces que circulan en sentido contrario, se inyectan en los tubos de alto vacío y se van acelerando en los aceleradores previos al LHC hasta que en este alcanzan los siete TeV por haz. En el centro de los detectores, los dos haces se juntan para generar las colisiones a 13 TeV.

A las 10.40 de esta mañana, los operadores del acelerador anunciaron que los haces eran estables, la señal para que los experimentos del LHC pudieran empezar a tomar datos, informó el CERN. Los haces están formados por filas de paquetes de protones que circulan casi a la velocidad de la luz por el LHC guiados por los potentes imanes superconductores del acelerador. “Hoy el LHC se ha cargado con seis paquetes, cada uno conteniendo unos 100.000 millones de protones, pero se irá aumentando progresivamente hasta 2.808 paquetes por haz, lo que permitirá generar hasta ml millones de colisoines de partículas por segundo”, señala el laboratorio en un comunicado.

Si los cuatro grandes detectores ATLAS, CMS, LHCb y ALICE están listos para retomar ahora la labor con miles de físicos e ingenieros en sus respectivos equipos esperando los nuevos datos, igualmente están preparados los sistemas de computación del Laboratorio Europeo de Física de partículas (CERN) para afrontar el torrente de datos que se generan en las colisiones (mil millones de choques de protones por segundo). Las computadoras tienen que garantizar velocidad, capacidad y fiabilidad del registro de datos.

“Durante la primera fase de operación del LHC, estábamos almacenando un gigabyte [de datos] por segundo, con picos ocasionales de seis gigabytes por segundo”, explica Alberto Pace, jefe del servicio de datos y almacenamiento del CERN, en un comunicado de dicha institución. “Para la segunda fase, lo que entonces eran picos se considerará la media, y creemos que podremos incluso llegar a 10 gigabytes por segundo si es necesario”. Además del almacenamiento de datos, todo el sistema de computadoras del LHC tiene que garantizar el rápido y eficaz acceso a la información para miles de científicos en todo el mundo que participan en estos experimentos.

Detectores gigantes

Los cuatro detectores (ATLAS, CMS, ALICE y LHCb) del acelerador LHC son complejísimos equipos que miden hasta 40 metros de largo y 20 de ancho, de miles de toneladas de peso, alojadas en cavidades grandes como catedrales que han sido excavadas alrededor del túnel de unos 20 kilómetros de circunferencia donde está instalado el LHC. Cada detector está formado por docenas de subdetectores, compuesto a su vez de millones de sensores, explican los expertos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). los subdetectores permiten determinar las características de los diferentes tipos de partículas que se generan en las colisiones de protones acelerados. Entre los detectores hay trazadores, que muestran los recorridos de las partículas con carga eléctrica, y calorímetros, que miden la energía de algunas partículas. “Todos los datos que se toman se agrupan y analizan con la perspectiva de comprender qué sucedió en el momento de la colisión de los protones”, explican los especialistas del CERN.

La mayoría de las colisiones de protones no generan resultados interesantes y, para evitar una sobrecarga de los ordenadores con datos inútiles, hay sistemas específicos en los propios detectores encargados de determinar el interés o no de las colisiones y descartar las inservibles.

Más de 3.500 físicos e ingenieros forman los equipos de los dos detectores principales (multipropósito), que son ATLAS y CMS.

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