sábado, 08 de agosto del 2020 Fecha
Ir a la página principal Ir al blog

IMPRESIÓN NO PERMITIDA - TEXTO SUJETO A DERECHOS DE AUTOR




Nuevos proyectos para desvelar los secretos del Universo

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Noticias    ~    Comentarios Comments (0)

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

 Lo importante es decscubrir el Universo… ¡Sin importar cómo! (Repasando noticias viejas)

 

 

 

Un Telescopio en el fondo del mar para observar el universo más recóndito

Un proyecto europeo impulsa la el mayor detector de neutrinos del mundo. Se sumergirá a 2.500 metros de profundidad en el Meditarráneo.

 

 

 

12.000 sensores submarinos barrerán un kilómetro cúbico de mar en busca de neutrinos. / Propriety KM3NeT Collaboration

 

El fondo del mar no parece ser el mejor lugar para instalar un telescopio. Y, sin embargo, es el emplazamiento idóneo para estudiar algunas de las zonas más recónditas del universo. Lugares de extraordinaria densidad o muy alejados en los que se producen algunos de los fenómenos más violentos del cosmos (explosiones de rayos gamma, núcleos de galaxias activas) escapan de los métodos de estudio convencionales y solo pueden ser analizados gracias a una tecnología que consiste en detectar neutrinos procedentes de lejanas galaxias para reconstruir los confines del espacio.

Los neutrinos son unas partículas que transmiten información muy valiosa, pero son muy escurridizos ya que apenas interaccionan con la materia. Por ello, los sensores capaces de detectar su rastro requieren de unas condiciones especiales que solo se dan en entornos de grandes volúmenes de hielo o agua. Un proyecto europeo con participación española ha diseñado el que será el mayor telescopio de neutrinos del mundo. El dispositivo -que funciona como una red de sensores- se comenzará a instalar este año a más de 2.500 metros de profundidad en distintos puntos del Mediterráneo.

 

 

Con una inversión prevista de 150 millones de euros, estará a pleno rendimiento en 2020. Hace menos de dos años, un equipo similar (el IceCube), emplazado en el hielo de la Antártida consiguió identificar por primera vez neutrinos de origen cósmico de alta energía. En el Mediterráneo, un proyecto de menor tamaño (Antares) lleva funcionando desde 2007 y ha servido de banco de pruebas del futuro KM3NeT (acrónimo en inglés de telescopio de neutrinos de un kilómetro cúbico, en referencia al volumen de agua que analizará). Un centenar de investigadores de las 40 instituciones que participan en esta iniciativa –procedentes de 10 países- se reunieron recientemente en Valencia para preparar la puesta en marcha de este nuevo telescopio.

 

 

 

 

Registro del neutrino de más alta energía captado en el observatorio IceCube, en la Antártida. / IceCube Collaboration

 

“El mensajero por excelencia de la información del universo es la luz [los fotones], sobre ella se basa la astronomía”, explica, Juan José Hernández Rey, del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), un centro mixto del CSIC y la Universitat de València que lidera la participación española. “Ello incluye tanto la luz visible como todo el espectro electromagnético, desde los infrarrojos hasta los rayos X o los gamma”, añade. También sirven para estudiar el espacio los rayos cósmicos que llegan a la tierra (protones y núcleos atómicos).

Pero a alta energía, los neutrinos tienen importantes ventajas sobre ellos: no son absorbidos por la materia intergaláctica, ni por la que rodea a las fuentes que los generan. Además, como no cuentan con carga eléctrica, sortean los campos magnéticos sin desviarse. Por ello, pueden atravesar zonas muy densas, cargadas de materia, y cruzar enormes distancias sin transformarse.

Estas propiedades hacen posible reconstruir fielmente la dirección de donde proceden a través de su trayectoria y obtener datos muy valiosos de su procedencia. Pero también complican  extraordinariamente que se les pueda dar caza. Es muy difícil que colisionen con la materia y así registrar su paso. En todo caso, a pesar de que se trata de un fenómeno muy infrecuente, a veces sucede.

 

 

Lanzamiento de los módulos de detección al mar antes de desplegarlos en hileras. / Propriety KM3NeT Collaboration

En estos casos excepcionales, un neutrino interacciona con la materia, choca contra el núcleo de un átomo y surge otra partícula secundaria denominada muón. Esta partícula elemental genera una onda luminosa, una luz azulada denominada luz de Cherenkov. Se trata del mismo tipo de radiación electromagnética que se produce en las piscinas de las centrales nucleares que dan a estas instalaciones un tono casi fluorescente. Es un destello tenue y fugaz, casi imperceptible.

Este fenómeno solo es visible en el agua o el hielo. Al ser tan poco frecuente, cuantas mayores sean las cantidades de materia (en este caso, de agua) sometidas a observación, más fácil será cazar a los escasísimos neutrinos que generen la luz que revela su presencia.

Por ello se despliegan grandes redes de detectores dispuestos en línea (una especie de collares con cuentas colgantes). El prototipo ya en marcha, Antares, está situado a unos 40 kilómetros de las costas de Marsella y consta de 12 líneas que contienen un total de 1.000 sensores ultrarrápidos capaces de registrar estas señales luminosas. El objetivo del KM3NeT es emplear hasta 12.000 detectores capaces de vigilar simultáneamente un kilómetro cúbico de agua en busca de que se produzca este pequeño destello. Para ello, se anclarán nuevos módulos frente a Sicilia, cerca de Catania, además de Marsella.

Para evitar la contaminación de otras fuentes de luz o las interferencias de los rayos cósmicos que bombardean la superficie terrestre, los equipos se encuentran sumergidos a gran profundidad. A partir de algo más de 700 metros -depende de la turbidez del agua- los rayos del sol ya no son perceptibles. Pero puede haber especies submarinas bioluminiscentes e incluso otras fuentes de radiación, como el potasio 40, que es muy frecuente en toda la Tierra, capaces de engañar a los sensores. Para esquivar todo este ruido lumínico, los equipos se instalan entre los 2.000 y los 3.500 metros bajo la superficie del mar. Curiosamente, los neutrinos que se detectan son los que provienen de las antípodas. Cruzan la masa de agua, las distintas capas de la Tierra, salen de nuevo al mar e interaccionan cerca del telescopio produciendo un muón, cuyo destello Cherenkov revelará su presencia.

Frente al proyecto IceCube de la Antártida, Hernández Rey destaca que la iniciativa europea cuenta con varias ventajas. “El agua ofrece mayor resolución que el hielo”, indica. Pero además, “al estar en el hemisferio norte podemos ver el centro de nuestra galaxia”, por lo que la iniciativa europea “aún siendo complementaria, es más competitiva”. La primera fase debe estar acabada a finales del año que viene: se desplegarán 30 líneas con 2.500 detectores de los 12.000 previstos.

Una nueva etapa

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Noticias    ~    Comentarios Comments (0)

RSS de la entrada Comentarios Trackback Suscribirse por correo a los comentarios

 

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

 

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.