Visita al LHC: el CMS

Hoy el artículo no va sobre informática, pero tranquilos: va sobre tecnología, solo que en un ámbito totalmente diferente al que acostumbramos en este espacio. Sin embargo he decidido escribir este artículo ya que considero que puede ser interesante para vosotros describir la experiencia que tuve el sábado. Actualmente me encuentro trabajando para el CERN por un período de un año, y el sábado, por fin, pude ir a visitar el LHC (el súper acelerador de partículas), en concreto el detector CMS. Lo que voy a dar es una breve explicación de lo que es y cómo funciona el CMS (no muy técnica ya que no siendo físico no lo conozco demasiado a fondo) y después contaré como fue la visita y os dejaré una galería de imágenes con las fotos que saqué. Si no os interesa para nada el tema técnico, no leáis la primera parte, pasad directamente a “La visita”.

El LHC y el CMS

El LHC (Large Hadron Collider, o Gran Colisionador de Hadrones), es el acelerador de partículas más grande del mundo, que se encuentra en el CERN, en la frontera entre Francia y Suiza a 100 metros de profundidad en la tierra. Este mastodóntico aparato de 27 Km de diámetro se concibió como concepto teórico en 1984, finalizando la construcción del túnel en febrero de 1988. La primera vez que se puso en marcha fue en 2008, y desde entonces se han recogido Petabytes de datos y se han hecho importantes descubrimientos, como por ejemplo el Bosón de Higgs, una subpartícula que explica por qué la materia tiene masa. Con él se han llegado a acelerar partículas con una energía de 12 TeV.

El CMS (siglas de Compact Muon Solenid), es uno de los 4 detectores que hay en el CERN: ATLAS, CMS, ALICE y LHCb. Es en el interior de éstos donde colisionan las partículas para detectar y observar los eventos que ocurren, analizando los resultados para poder obtener información útil para su estudio. La denominación de compacto viene de sus dimensiones, 21’6 metros de longitud por 15 metros de diámetro (tiene forma de cilindro tumbado), pesando unas 14000 toneladas.. Ésto es compacto en comparación con el ATLAS, que tiene 46 metros de largo por 25 metros de diámetro, pesando en total 7000 toneladas. La diferencia de que ATLAS pese menos aunque sea más grande es debida a que su diseño es diferente. Os adelanto que el próximo Lunes visitaré el ATLAS y podréis ver las fotos que haga.

En el interior del CMS, cuando éste se encuentra trabajando a pleno rendimiento, se producen 31’6 millones de colisiones por segundo (las partículas viajan prácticamente a la velocidad de la luz en el interior del LHC), de las cuales solo 1 millón contienen información útil para su estudio. Como podréis imaginar, la discriminación de éstas colisiones útiles respecto de las que no lo son, es una tarea ardua de cómputo masivo. Para el análisis de estos datos se utiliza una serie de supercomputadores de diferentes entidades colaboradoras a lo largo de todo el mundo. En España tenemos, al menos 2 (que yo conozca): uno en Mare Nostrum, que está en Barcelona; y otro más pequeño en la Universidad de Cantabria, el clúster Altamira. Sin la colaboración de todas las instituciones implicadas, el análisis de estos datos llevaría años, quizás siglos, exclusivamente con los recursos que cuenta el CERN en solitario actualmente.

La composición del CMS se conforma de 4 capas de imanes, cada una con su propósito:

• Capa 1: el trazador. Analiza la trayectoria y momento de las partículas, información básica para poder construir modelos de la colisión.
• Capa 2: el calorímetro electromagnético. Mide con alta precisión la energía de protones y fotones.
• Capa 3: el calorímetro hadrónico. Mide la energía de los hadrones, compuestas de quarks y gluones.
• Capa 4: el imán. Un enorme imán solenoide con un campo magnético Tesla 4. Éste campo magnético es 100.000 veces más fuerte que el de la tierra. En ésta capa es donde se determina la carga/masa de las partículas.
• Capa 5: detectores de muones y yugo de retorno. Aquí se detectan los muones, una partículas similares a los electrones y positrones pero 200 veces más masivas.

La visita

Bueno, pues tras esta pequeña clase teórica paso a contar un poco como fue la visita. El guía nos recibió en el aparcamiento que hay junto al recinto, nos hizo pasar y se detuvo brevemente a la puerta de la nave que cubre el pozo del detector. Dado que hacía bastante frío, no se detuvo demasiado y pasó rápidamente para adentro, donde nos dio algunas explicaciones simple relativas a las partículas y el detector. Allí pudimos  ver, a través de una valla, el pozo principal del detector. Sin embargo, no se podía ver el fondo, ya que la valla no nos permitía asomarnos del todo, aunque si que se apreciaba la enormidad de la obra. Pudimos ver una imagen de tamaño natural del detector, y un cartel que ejemplificaba con bombillas led el movimiento de las partículas en el acelerador y las colisiones de las mismas.

Tras atender las explicaciones que nos dieron en la nave, pasamos por un pasillo a una sala donde vimos una breve proyección acerca del LHC y su finalidad. En la misma había algunas piezas de las que se utilizan en el detector. Una vez acabada la proyección, el guía volvió de recoger la llave del ascensor para poder bajar al acelerador, y pasamos a otra gran sala que había placas de reconocimiento a toda la gente que ha trabajado y hecho posible el funcionamiento del CMS, además de fotografías, y el pozo secundario. Entramos a una pequeña antesala del ascensor y recogimos unos cascos de seguridad (ni idea de para que es necesario un casco cuando el peligro es la posible radiación), y nos metimos en el ascensor.

Antes de encender el ascensor para bajar, nos explicó las medidas básicas de seguridad, ya que, a partir de ese punto, es cuando se entra en la zona de peligro potencial. Básicamente no hizo saber que, en caso de alarma, lo primero que debemos hacer es volver rápidamente a ese ascensor, ya que es el lugar más seguro posible en todo el área del detector. El ascensor cuenta con protección anti radiación, además de con un generador eléctrico propio, por lo que, en caso de fallo de todos los sistemas eléctricos de la instalación, el mismo seguiría funcionando para llevarnos de forma segura a la superficie, donde ya nos encontramos a salvo.

Tras esto, comenzó el descenso, durante dos o tres minutos que tardamos en bajar los 100 metros de profundidad a que se encuentra el detector. Una vez abajo pudimos ver el pozo secundario, y una maqueta de metacrilato de cómo está configurada las cueva del detector. Tras otra serie de explicaciones de los experimentos y las colisiones (lo que expliqué en la primera sección) nos condujo por un corredor hacia la máquina.

Pasamos por una sala donde hay unos grandes servidores que recogen todos los datos que se generan en el detector y llegamos a un túnel donde está la puerta de seguridad para acceder al mismo. Justo antes de la puerta, paramos frente a un póster del túnel a tamaño real para hacernos unas fotos. ¿Has visto alguna de esas fotos de los famosos en el túnel del LHC? Todas un fake que se hace delante de dicho póster, ya que al túnel solo entran los operarios autorizados. Por ese motivo tienen dicho póster de tamaño real que permite hacer un poco de postureo y presumir ante las amistades y en las redes sociales.

Para acceder al detector debíamos pasar una puerta de seguridad, que en éste caso abrió de golpe para poder pasar todos nosotros, ya que estando apagado el acelerador, dicho sistema de seguridad se apaga para permitir visitas. Sin embargo, el guía hizo una demo de cómo entraría en caso de que el detector estuviera encendido pero a baja potencia para permitir la entrada de los operarios. El sistema es complicado y no recuerdo la explicación completa, pero básicamente cosiste en un sistema de seguridad típico en que hay dos puertas y no se pueden abrir las dos al tiempo. Tras lograr pasar (se equivocó como 4 veces y tuvo que salir y volver a entrar), pasamos una puerta normal y llegamos al detector. Aquí recibimos unas explicaciones extra, en las que nos señalaba las piezas que ya nos había hablado antes. Tuvimos unos 10 o 15 minutos en que nos pudimos hartar a hacer fotos, mirar con mucha curiosidad o hacer preguntas. Aunque no hubo muchas, se nota que ninguno era físico y no entendía bien la parte técnica de lo que pasa allí dentro (o bien eran unos expertos y no tenían necesidad de preguntar…).

Una vez finalizado el tiempo, desandamos el camino para volver al ascensor (más fotos en el póster del túnel), y tras otros 2 o 3 minutos, volvimos a estar en la superficie y finalizamos la visita.

La verdad es que es una visita que merece la pena 100%. Es gratuita, solo hay que solicitarla, y, si venís por Ginebra, vale la pena acercarse y haberla solicitado con antelación, claro. Cada detector es diferente, y todos merecen la pena. Yo solo he visitado CMS, y, como he contado antes, el Lunes que viene visitaré el ATLAS, por lo que la semana que viene tendréis otro artículo al respecto. Eso sí, si podéis elegir la fecha para venir, debéis tener en cuenta que sólo podréis entrar cuando el detector esté apagado por lo que debéis consultar por Internet cuando estará abierto al público. Espero que os haya gustado y que os gusten las fotos.

El artículo Visita al LHC: el CMS apareció por primera vez en Instinto Binario.