I´ll be there

Dejamos París al mediodía. En realidad nuestro vuelo estaba planificado para las diez de la mañana, pero la conjunción de una huelga nacional de controladores aéreos en Francia -15% menos vuelos en el CDG y 40% menos en Orly- y un crudo invierno que mantuvo cerrado el aeropuerto de Ginebra lunes y martes, llevaron a la cancelación de los vuelos de las 10 y de las 15. De cualquier forma, al mediodía dejamos un París sin nieve, a dos grados sobre cero (sin duda un efecto del calentamiento global) para llegar a una Ginebra más atrasada, todavía bajo los efectos de la pequeña edad de hielo.

No es que me haya vuelto místico, sino que pretendo seguir metiéndome malamente con el cambio climático, así que ya les voy dejando pistas sembradas para más adelante.

El propósito de la visita era irnos hasta el CERN (Organización Europea de Investigación Nuclear) a conocer de cerca el Gran Colisionador de Hadrones, un gigantesco dispositivo que ha recibido popularmente el nombre de "la máquina de Dios" por su propósito de intentar reproducir y estudiar las condiciones durante el big bang que creó el Universo (podríamos decir que fue el "hágase la luz" que relata la Biblia). Otros propósitos que me llevaron a Ginebra se los voy a contar más adelante. Por el momento me gustaría relatarles brevemente de qué se trata esta maravilla de la ciencia.

Teníamos que estar en el Hotel Metropole a las 14 y el avión aterrizó a las 13:15. Recogimos el equipaje -luego de esos siempre terroríficos cinco minutos en que uno fantasea acerca de su equipaje volando hacia Tanzania en lugar de Suiza- adquirimos tickets para el tren (13:47), cinco minutos desde el aeropuerto a la estación (13:52), saltamos a un taxi, dejamos el equipaje tirado en recepción y a las 14:05 estábamos en el hall del hotel charlando con los otros visitantes. Que conste que no me dió un ataque de plural mayestático, sino que me refiero a Hernán y a mí, los dos que viajamos juntos desde París. Hernán es un periodista uruguayo-porteño, corresponsal de El Observador de Uruguay, que vino a hacer varias entrevistas (es el muchacho al lado mío en la foto; al fondo en la esquina superior derecha, el señor de barba es Jean-Michel Cousteau, el hijo del oceanógrafo Jacques Cousteau) y entre cuyos éxitos recientes cuenta con haber sido quien dió la primicia el lunes pasado de que Mujica se iba a reunir con Cristina (cosa que hicieron ayer, lo veremos más adelante).

Luego de una media hora de viaje por las calles cubiertas de nieve, llegamos a la localización del CERN, cercano a la frontera entre Francia y Suiza (de hecho, parte del instituto está en Francia y parte en Suiza). A lo lejos se distingue el domo, una inmensa estructura de madera donde tienen alojado el salón de conferencias y realizan exposiciones varias. Ahí fue dónde nos recibieron amablemente para darnos una perspectiva de la organizaciòn, su estructura, objetivos y campos de investigación.

El CERN es una instituciòn muy grande, con unos 10.000 científicos que trabajan directa o indirectamente en ella y con colaboraciones prácticamente con todo el mundo (no, con Uruguay no). El presupuesto anual es de unos 1.200 millones de dólares y sus proyectos son obligatoriamente de uso no bélico, en áreas como la física de altas energías (el colisionador es un ejemplo), generación, distribución y análisis de grandes bases de datos (recuerden que la WWW nació en el CERN y que su correlato para cálculo, la GRID, también naciò aquí) y aplicaciones por ejemplo a la medicina, amén de entrenamiento de investigadores y educadores de muchos países del mundo.

El instrumento que venimos a ver es el llamado supercolisionador de hadrones. Veinte años de esfuerzo de la comunidad científica internacional se plasmaron en un tubo subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia tendido cerca de Ginebra, con el propósito de que las colisiones de haces de protones (el núcleo del átomo de hidrógeno) a altísimas energías arrojen datos capaces de revolucionar el mundo de la física. El tubo enterrado en una caverna a 100 metros de profundidad, es un prodigio tanto de la ciencia como de la tecnología y, por qué no, la ingeniería civil. Se extiende por debajo de los dos países, Francia y Suiza, como se ve en la figura de la derecha.


La idea de este experimento gigantesco es hacer acelerar dos haces de partículas (protones o núcleos de átomos de plomo) a grandísimas velocidades. El objetivo es hacer girar ambos haces, en direcciones opuestas, a unos 11.000 revoluciones/s con lo que se consigue algo así como el 99.99% de la velocidad de la luz. Cuando llega ese momento, los dos haces se hacen colisionar entre sí, para reproducir las condiciones únicas que existieron en el primer segundo de creación del Universo. Las partículas que se crean en el momento de la colisión se analizan en distintos experimentos de nombres curiosos (Atlas, Alice, Totem, etc) que sirven para investigar distintos aspectos de las teorías que regulan la física de las partículas elementales. Por ejemplo, el experimento Atlas, cuyo detector se muestra en la primera figura de este artículo, se emplea para intentar detectar una partícula "perdida" (es decir, predicha teóricamente pero aún no observada experimentalmente) el famoso bosón de Higgs.

En una entrevista que recientemente le hicieran al director del CERN, el Dr. Rolf-Dieter Heuer, éste dice:

P. El objetivo más famoso del LHC es la partícula de Higgs.
R. Pero seguramente tardemos años en verla porque el Higgs se desintegra en otras partículas, y hay varias posibilidades de desintegración, así que hay que tomar muchos datos, combinar muchas posibilidades, confirmarlo, etcétera.
P. ¿Por qué sería tan importante encontrarla?
R. Comprendemos muchas cosas del microcosmos, pero nuestro Modelo Estándar de partículas elementales tiene un problema: no se ha encontrado un mecanismo que confiera la masa a las partículas elementales. Ese mecanismo sería la partícula de Higgs y, si realmente existe, se descubrirá en el LHC. Pero si no, tendrá que haber otro mecanismo que confiera masa a las partículas, y podemos descubrirlo.

El tour que hacemos comprende una primera conferencia con preguntas a posteriori, donde se nos da una visión del CERN como puede obtenerse de su propio sitio web. Luego viene lo más interesante, y para lo que hicimos tantos kilómetros, ver in situ el instrumento de Física más grande, costoso e importante que existe hoy en día. En verdad no bajamos a los túneles, sino que vamos al amplio hangar de demostración, situado al costado de donde propiamente empieza el circuito. 

A la entrada del mismo se aprecia una serie de islas donde se desarrollan distintos experimentos y actividades de testeo de partes del sistema. Me hace gracia que uno de esos experimentos se llame OSQAR, seguro que será exitoso :-) 

Una de las actividades más importantes es el testeo de los grandes imanes que controlan el desplazamiento de los haces. Como se ve de la estructura del tubo que mostré arriba, hay que hacer que los haces avancen en círculo, recorriéndolo muchas veces hasta que alcanzan la velocidad de crucero necesaria para colisionar. Quienes les dan los impulsos para hacerlo son unas estructuras epeciales donde se aplican campos eléctricos, pero quienes están encargados de hacer "doblar" a las partículas son los grandes electroimanes dipolares (1232 de 15 m de largo cada uno) y cuadrupolares que se usan para enfocar (392 de 5 a 7 m de largo cada uno), especialmente diseñados. De tal forma que el CERN ha desarrollado técnicas de testeo que le permiten servir de banco de pruebas para la fabricaciòn industrial de estos imanes.

En los bancos de prueba se testea temperatura, presión, el llenado de las cavidades con helio líquido, la eficiencia de la crioscopía y otras variables eléctricas y magnéticas. La base del funcionamiento de estos imanes es la superconductividad. Como todos sabemos, por haberlo visto en distintos tipos de filamentos o elementos como el cuarzo, que se enrojecen y llegan a ponerse blancos cuando se los atraviesa con una corriente eléctrica, la mayoría de los materiales presenta una cierta resistencia al pasaje de la corriente. Eso quiere decir que parte de la energía eléctrica se transforma en calor (de ahí, por ejemplo, como se enrojecen y dan calor las estufas de cuarzo). Los superconductores son materiales que a determinada temperatura, usualmente muy baja, presentan resistencia cero al pasaje de la corriente eléctrica, por lo cual no se disipa calor ni se pierde energía de ninguna manera. En un superconductor circular, por ejemplo, la corriente eléctrica puede fluir indefinidamente sin necesidad de una fuente de alimentación.


Los imanes que se emplean en el supercolisionador están hechos de delgadas láminas de aleaciones de un metal llamado Niobio (Nb). Esas láminas se van apilando, hasta formar haces más grandes que se van combinando en conjuntos mayores, un poco a la manera de como se estructura músculo, como todos vimos en el liceo. Los haces de láminas se doblan en la foma que se observa en la figura de la derecha. A la izquierda de la figura se ve una de las bandas (que a su vez consta de muchas fibrillas apiladas); a la derecha, se ve ya el haz de muchas bandas curvadas sobre si mismas para constituir uno de los elementos del imán. Se observa como la punta se ha "deshilachado" para comprender como está estructurado el elemento.

Finalmente, cada uno de esos elementos se dispone alrededor de los dos caños, como se ve en la secciòn transversal al fondo de la figura. Este arreglo de tirillas de la aleación producen, cuando se pasa por ellos una corriente eléctrica, un campo magnético como se muestra en la figura de la izquierda. Ese campo magnético produce dos cosas. Por un lado, hace que los protones que se mueven por dentro de los caños vayan doblando en la dirección adecuada. Por otro, producen una fuerza que tiende a mover los arreglos en torno a los caños, por lo que es necesario encerrar todo el conjunto en una camisa muy fuerte de acero, como se ve en la figura de más arriba (la zona brillante).

Por supuesto que para asegurarse de que todo el conjunto se comporte superconductoramente, es necesario mantener la temperatura muy baja y para ello se usa helio líquido que se hace circular en torno a las varillas de material superconductor. Toda la secciòn transversal del conjunto se ve a la derecha, donde se aprecian en el medio los conductos para los protones que viajan en una y otra dirección, los imanes alrededor de esos conductos y en la periferia otros conductos que son por donde ingresan las varillas que llevan la corriente de uno a otro imán y el helio líquido que las mantiene en condiciones de superconducción. La manera en que se ve el imán dipolar del que estamos hablando, en la realidad operativa, se muestra en la figura de la izquierda, donde se aprecian las varillas conductoras de la electricidad entrando en los conductos superiores.



Esta cabeza, que constituye el imán dipolar, va adosada entonces al tubo y se ensamblan unidades como la que se ve en la figura, a lo largo de los 27 kilómetros que tiene el anillo. En realidad, en el tubo hay varios otros elementos, dos de los cuales se observan en la segunda figura que muestra el trozo completo. En primer plano se ve elimán dipolar y en el fondo se observa un tubo que sube en forma de L. Ahí está ubicado el imán cuadrupolar, que sirve para corregir las imperfecciones introducidas porque el dipolo "tecnológico" (por llamarlo de alguna forma, significando el instrumento construido por la ingeniería) no es un dipolo teórico perfecto. De hecho es necesario emplear correcciones de orden superior y hay otros imanes más pequeños que introducen hasta decapolos para corregir las más pequeñas imperfecciones que podrían desviar el haz de protones de la circularidad perfecta que se necesita para que realmente resulten acelerados hasta las velocidades de colisión. Allí también, en esa especie de L, es por donde entra el helio líquido y se extrae el helio gaseoso para completar el ciclo. Y, además de ests elementos, también existen en esas secciones unas aberturas de tecnología de precisión que se emplean para realizar medidas sin que se escape el helio que debe ser confinado dentro del tubo.

De hecho, todos saben que los accidentes suceden. El HSC resultó dañado en septiembre del año pasado, a nueve días de su lanzamiento. Es instructivo seguir el proceso de por qué sucedió eso. Como les mostraba arriba, el túnel está compuesto de muchas secciones ensambladas entre sí, lo que requiere muchos acoples mecánicos y eléctricos. Una soldadura, en una sección de cable superconductor en el punto que se ensamblaba con otra, que se muestra en la imagen de al lado, no estuvo bien hecha. A medida que empezó a funcionar, las corrientes que pasaban por esa juntura imperfecta empezaron a generar una resistencia y consiguientemente calor. Ese pequeño calor generó un aumento de temperatura del helio líquido. Eso a su vez destruyó la superconducción en esa sección del conductor, haciendo que aumentara la resistencia y se generara mucho más calor, lo que hizo que el helio líquido pasara a gaseoso con un aumento de mil veces su volumen, lo que terminó generando una deformaciòn de toda esa secciòn y el escape de helio por las juntaras y la falla de toda la máquina. Por un clavo se perdió una herradura, por una herradura se perdió un caballo, ... Lo que es más, la razón por la cual no pudimos bajar a la caverna donde realmente está alojado el acelerador fue porque había un pequeño problemilla de radiación.

Me gusta mucho esa canción de los Jackson 5 que canta Mariah Carey, I´ll be there (esa que dice Let me fill your heart with joy and laughter / Togetherness, well that's all I'm after / Whenever you need me, I'll be there / I'll be there to protect you, with an unselfish love I respect you / Just call my name and I'll be there). Cuando estaba acá en este instrumento portentoso, esta obra de ingeniería impresionante, pensaba que el día en que realmente descubran allí los secretos más profundos de la materia, les voy a poder decir a mis nietos "Yo estuve allí". No será como decir que lo descubrí yo, pero tiene su sabor :-)

No acostumbro reeditar los artículos, pero un comentario hecho por Pía abajo me parece que merece que lo incorpore al artículo principal y no que quede perdido. Pía nos acerca dos cosas que vale la pena mirar, uno es un diagrama que muestra la forma en que los distintos países colaboraron para armar diversas partes del supercolisionador de hadrones. Como en el comentario queda sólo el link y puede no quedar tan destacada, la reproduzco a la derecha de este texto. Finalmente, el otro dato que nos pasa Pía es un video de TVE que está muy, pero que muy bueno. En particular muestra algunos de los avances en medicina que se han generado en el CERN y su interacciòn con el GRID y la WEB, y muestra la caverna con el instrumento original, donde desgraciadamente no pudimos bajar. ¡Gracias Pía!

Y mientras tanto, por los pagos uruguayos, poca cosa por decir. Mujica se reunió con CFK y resolvieron patearla para adelante. Quien dijo tener una solución ya encaminada para Botnia, ahora reconoce que no la tiene. Los asambleístas están muy entusiasmados, porque seguro que Mujica le pone rueditas a la planta y la mueve. Los piqueteros, para demostrar su buena voluntad -y de paso hacer caja, no sólo les falta a los K- dejaron pasar once familias a veranear en Uruguay. Y los "científicos" piqueteros "quieren retomar el esfuerzo intelectual inicial que sustentó la rebeldía de este pueblo, sobre todo sistematizando el contenido científico producido hasta aquí, hoy disperso, que respalda la causa ambiental".

Es obvio que Europa no sabe los científicos que se pierde, si no ya los hubiera contratado para el CERN. Después de todo, seguro que también la tienen clarísima sobre el big bang.