Una de las máquinas más complejas de la Tierra, el detector CMS del CERN, estrena corazón con un propósito: dar un paso hacia delante en la búsqueda de nueva física

El gran colisionador de hadrones (LHC), el gigantesco acelerador de partículas de 27 km de circunferencia que tiene el CERN justo en la frontera entre Francia y Suiza, está sumido en una fase de parada. Esto significa, sencillamente, que no se están llevando a cabo experimentos en su interior, pero el personal de estas instalaciones está trabajando a pleno rendimiento.

Durante los periodos en los que el acelerador está inactivo se llevan a cabo tanto en el propio acelerador como en los detectores, que, grosso modo, se responsabilizan de identificar las colisiones entre las partículas subatómicas, las tareas de mantenimiento que requiere la degradación que han sufrido durante los experimentos. Pero esto no es todo. También se aprovecha esta fase de inactividad para introducir mejoras sustanciales en las instalaciones.

El detector CMS no es solo una máquina muy compleja; también es gigantesca. Tiene 21 m de largo, 15 m de diámetro y pesa 14 000 toneladas

Actualmente el LHC está siendo modificado para incrementar su luminosidad, un parámetro que mide cuántas potenciales colisiones de partículas se producen por unidad de superficie y tiempo. La luminosidad se mide en femtobarns inversos, de manera que cada uno de ellos equivale a 100 billones de colisiones entre protones. Eso sí, se trata de billones en escala larga, por lo que un femtobarn inverso son 100 millones de millones de colisiones.

Uno de los detectores que, al igual que el LHC, están siendo remodelados para llevar a cabo nuevos experimentos es CMS (Compact Muon Solenoid). Las monstruosas cifras de esta máquina nos permiten hacernos una idea no solo de su tamaño; también de su complejidad. Y es que tiene 21 m de largo, 15 m de diámetro y pesa 14 000 toneladas. Su campo de aplicación es muy amplio debido a que, al igual que ATLAS, que es otro de los experimentos del CERN, es un detector de partículas de propósito general.

CMS ya tiene instalado su nuevo 'pixel tracker'

Los técnicos del CERN que están trabajando en el mantenimiento y la mejora del detector CMS acaban de instalar, a priori parece que con éxito, la capa más profunda e interna de esta máquina. Como podéis ver en la fotografía de portada de este artículo, este ingenio tiene forma de cilindro y una estructura en niveles similar a las capas de una cebolla.

Cuando las partículas que han sido previamente aceleradas en el LHC colisionan en el interior de este detector cada una de esas capas se responsabiliza de identificar una pequeña parte de lo que ha sucedido. Las medidas que toma el detector se transforman en miles de gigabytes de información que es necesario procesar y analizar minuciosamente con el propósito de extraer nuevo conocimiento.

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Los técnicos de CMS han invertido más de dos años en poner a punto e instalar el nuevo pixel tracker, que es, precisamente, la capa del detector que está más próxima al haz de partículas. Y, por tanto, también la más expuesta a la radiación y la que más se degrada a medida que se van realizando los experimentos.

Su labor es fundamental: reconstruye la trayectoria que siguen las partículas una vez que ha tenido lugar la colisión e identifica el decaimiento de aquellas que tienen una vida muy corta y apenas dejan huella. Gracias a este componente de CMS los científicos que trabajan en este experimento pueden estudiar, entre muchas otras cosas, las diferencias que existen entre la materia y la antimateria.

El nuevo pixel tracker es en sí mismo extraordinariamente complejo. Más incluso que el utilizado en CMS hasta ahora. Y lo es por un motivo: su propósito es reconstruir la trayectoria y el decaimiento de las partículas con más precisión que su antecesor. Esta es la única forma que tienen los científicos de hacer nuevos hallazgos, y, en definitiva, de elaborar nueva física. Gracias a mejoras como esta es probable que el LHC nos depare más descubrimientos apasionantes cuando reanude la actividad.

Imagen de portada | CERN

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