dirigen el grupo de tecnología del cern suizo

La máquina más compleja jamás construida está en manos de estos 'mecánicos' españoles

José Miguel Jiménez y Mar Capeáns se encargan de que el Gran Colisionador de Hadrones del CERN no falle y esté siempre a la última. Pero hasta ellos sufren la obsolescencia programada...

Foto: Capéans y Jiménez, en Madrid esta semana. (FBBVA)
Capéans y Jiménez, en Madrid esta semana. (FBBVA)

En las carreras de Fórmula 1 hay un momento en que el coche se aparta de la pista para meterse en boxes. De repente, aparecen unos cuantos mecánicos que se encargan de repostar y cambiar las ruedas o alguna parte dañada del fuselaje. Imaginen por un momento que, además del coche, cientos de mecánicos surgieran de todas partes para comprobar también cada mínima parte de todo el circuito: atornillar las sillas, atar los cordones a los espectadores, comprobar las bombillas en las máquinas de refresco, las costuras de las banderas o la altura del césped dentro de una horquilla antes de reanudar la carrera.

¿Parece una locura? Pues si cambiamos los bólidos a 300 kilómetros hora por protones a un 99,9999991% de la velocidad de la luz, esto es exactamente lo que sucede en el Gran Colisionador de Hadrones, la máquina más compleja jamás construida por el ser humano, cada vez que el sistema entra en una parada técnica.

La próxima se producirá el año que viene y los principales encargados de ésta son el granadino José Miguel Jiménez, director del departamento de Tecnología del CERN, y la compostelana Mar Capeáns, jefa del Grupo de Gestión de Proyectos de este departamento. Ellos se encargan de reparar y actualizar hasta el último detalle del acelerador de partículas para que siga descubriendo partículas como el bosón de Higgs.

Jiménez y Capeáns han pasado esta semana por Madrid para inaugurar un ciclo de conferencias del CERN y la Fundación BBVA.

Pregunta. La máquina está ahora mismo en marcha, pero el trabajo de ustedes dos tiene lugar realmente cuando ésta se detiene.

JMJ. Yo soy el coordinador de la próxima parada técnica, que se decidió en 2014. Los principales desafíos de esa parada es mejorar el haz de protones que procede de los inyectores para que sea más estable, tenga más brillo y más intensidad. Tras eso vendrá la mejora de dos de los detectores de baja luminosidad y de los detectores principales, ATLAS y CMS, que necesitan un mantenimiento por cuestiones de envejecimiento y obsolescencia de la tecnología.

Maqueta del haz de rayos del LHC (CERN)
Maqueta del haz de rayos del LHC (CERN)

Los inyectores necesitan una parada de 14 meses y los detectores de 18 meses, eso será lo que tardaremos en tenerlo todo hecho y de fondo, el mantenimiento de todas las infraestructuras: agua, ventilación, ascensores, puentes grúa, sistemas de incendios, controles de acceso... muchísimas cosas que mejorar.

P. Mejorar pero por prevención, ¿verdad? No porque haya ocurrido nada grave...

JMJ: No, no, es por mantenimiento, aunque allí lo llamamos consolidación. Hacemos lo mismo o mejor.

MC: En la parte de los detectores la idea es diferente, no se cambian sólo por mantenimiento sino porque hay cambios fundamentales de tecnología en los dos detectores más pequeños, el Alice y el LHCb. Son detectores que se diseñaron hace veinte años, llevan funcionando diez y ahora mismo existen detectores más compactos, rápidos, densos, ligeros... y todo eso tiene una repercusión muy importante en la física que se hará cuando se reanude la máquina.

Jiménez abre su portátil y señala hacia una presentación de PowerPoint imposible de comprender sin explicación. Más tarde hará falta otra explicación para comprender la primera explicación. Muestra la intensidad máxima a la que opera este acelerador de partículas, un anillo subterráneo de 27 kilómetros en los alrededores de Ginebra. El científico granadino explica que, tras operar durante dos semanas a tope, han vuelto a una cantidad de 2.175 paquetes.

P. ¿Paquetes? ¿Pero paquetes de qué?

JMJ. Cada paquete tiene 1,17 por 10 elevado a 11 protones. El haz es como un tren con 2.175 vagones y cada vagón tiene esta cantidad que le digo de protones. Hemos estado operando al máximo, por lo que la energía acumulada es muy importante y tenemos que ir con mucho, mucho cuidado.

Jiménez y Capeáns, en el Palacio Marqués de Salamanca (FBBVA)
Jiménez y Capeáns, en el Palacio Marqués de Salamanca (FBBVA)

P. Cuando el LHC esté detenido y ustedes trabajando en mejorarlo, muchos de los investigadores se dedicarán entonces a analizar los datos que ahora mismo está recogiendo la máquina. ¿Funcionan ustedes como una especie de luz y sombra, no? Cuando uno avanza el otro se echa a un lado y viceversa.

JMJ. A mí me nombraron coordinador de la parada técnica en 2015, llevamos tres años y ahora mismo estamos analizando al detalle hasta la última parte del LHC. a nivel subterráneo y de superficie, sabemos hasta cuántos residuos vamos a generar, cómo los vamos a sacar, cuántos camiones entran... a ese nivel. La preparación logística es impresionante.

MC. Lo de los físicos es una de las grandes bellezas del CERN. Tienes que imaginarte nuestro plan de trabajo en tres partes: primero está la máquina funcionando y hay que analizar datos lo antes posible, para lo cual necesitas un detector que funcione perfecto. En paralelo, sabemos que tras dos o tres años tomando datos vamos a parar uno o dos años en los que hay que reemplazar partes del detector. Es decir, mientras la máquina opera nosotros estamos construyendo los detectores que vamos a usar en tres años. Tenemos que hacer en 2018 el I+D para tener detectores a puntos en la parada técnica de 2025.

P. Entiendo...

MC. Yo en el CERN tengo tres sombreros: el de detección, el de obrero de construcción de detectores y el de innovador para el futuro. Y tengo los tres puestos al mismo tiempo.

P. ¿Dónde compran las piezas para el Gran Colisionador de Hadrones? Teniendo en cuenta que es una instalación única, ¿de qué tienda sacan un nuevo imán para acelerar partículas si lo necesitan?

JMJ. Necesitamos colaborar con la industria, sin duda. Poner nosotros parte del conocimiento, riesgos o recursos y que ellos se lleven un margen de beneficio, porque si no no les interesa. Luego tenemos actividades a un nivel de madurez que permiten una industrialización, siempre con un apoyo técnico, logístico o de seguimiento por parte del CERN, y finalmente los productos convencionales. No voy a engañarle, todos los sistemas de incendios o los ascensores son comerciales, aunque van con especificaciones propias para nuestras instalaciones: el tractor no puede ser más ancho de un metro porque si no, no pasa por el túnel. Pero luego el motor o las ruedas son totalmente tradicionales.

MC. En general intentamos no fabricar aquellas cosas que sabemos se hacen mejor fuera, o aquellas cosas que un estado miembro del CERN fabrica específicamente.

P. ¿Alguna vez les ha costado mucho encontrar un objeto común, como una lámpara o un teléfono?

MC. ¡Todos los días!

JMJ. Tenemos algunas tecnologías que hemos tenido que reemplazar por cuestiones medioambientales y nos ha costado mucho. Por ejemplo nuestros extintores utilizaban un gas que ahora se ha prohibido, y claro, poner otros que fueran compatibles con nuestras características ha sido muy difícil, nos han tenido que hacer extintores especiales.

P. ¿Alguna otra cosa?

JMJ. Todo lo que son teléfonos. Cualquier sistema de emergencia ahora mismo está con WiFi o tienen una red tradicional, pero esto, implantarlo es muy difícil. Tener que echar tres o cuatro cables nuevos en un túnel de 27 kilómetros te cuesta más que el propio dispositivo. En muchos casos les decimos a los proveedores que tienen que adaptarse a lo que hay, que no vamos a levantar los tres millones de cables que hay para poner un teléfono. Así que nos hicieron un teléfono estándar con una caja de interconexión propia.

P. ¿Cómo funciona el tema del WiFi en el CERN? ¿Hay zonas aisladas para no interferir con los detectores?

JMJ. No tenemos WiFi, tenemos una red técnica que está totalmente desconectada de la red que todo el mundo utiliza. Además tenemos procedimientos para no conectar ordenadores a esta 'technical network', es decir, la red de operación de la máquina está totalmente aislada de todo lo demás.

MC. Es cierto que para las infraestructuras del futuro estamos estudiando la posibilidad de desarrollar componentes en varios tipos de sistemas 'wireless', porque uno de los grandes problemas que tenemos hoy en día es la gran cantidad de cables que tenemos que controlar, renovar o conectar. Son tantos kilómetros que molestan, y la idea es, en el futuro, disminuir esas cantidades al máximo y emplear tecnologías 'wireless' para, por lo menos, los datos que tienen que ir menos rápidos.

Estudiamos la posibilidad de tener componentes 'wireless', porque uno de nuestros grandes problemas es la cantidad de cables que tenemos

JMJ. Pero nunca llegaremos a una situación totalmente sin cables. El ejemplo más evidente es el de la criogenia. Tenemos varios sensores que nos informan si tenemos una descarga de gas o de líquido en el túnel. La probabilidad es totalmente nula, pero hay que tener esos niveles de protección. Si nosotros perdiéramos el sistema de comunicación con los sensores tendríamos que pararlo todo, una parada de emergencia similar a cuando un motor se para en un avión. Primero aterrizamos y luego ya vemos qué ha ocurrido. En resumen, todo lo que tiene que ver con la seguridad primaria va con cable.

MC. Y además, cables gordos.

JMJ. Eso explica por qué tardamos tantos meses en arrancar las máquinas, los protocolos informáticos son muy pesados, similares a los de lanzar un cohete, que lleva una semana comprobando todos los sensores, la comunicación, etcétera.

P. ¿Dónde está el horizonte tecnológico del CERN? Se habla de aceleradores del futuro en China, en Japón... ¿cuándo se quedarán las instalaciones obsoletas hasta que ya sea inviable renovarlas?

JMJ. Le voy a dar una respuesta que le va a sorprender. Tenemos dos cosas que los demás nunca tendrán: primero, gestionamos una dimensión internacional. Ni Japón, ni Estados Unidos ni, mucho menos, China, han logrado gestionar a tantos países en una misma infraestructura. Y eso no se aprende en dos días, como podemos ver con la ONU. Segundo, nuestras infraestructuras, y las 6.500 personas que tenemos en nómina, incluido lo mejor de toda la industria.

Contraluz en el LHC (Har Gobind Singh Khalsa)
Contraluz en el LHC (Har Gobind Singh Khalsa)

MC. Tampoco es que veamos a Japón, que quiere construir el International Linear Collider, como un competidor del LHC. Simplemente van a una línea de trabajo que va a aumentar la precisión sobre cosas que ya hemos investigado. Por supuesto, todas las máquinas en física de partículas nos han dado sorpresas: se han construido para una cosa y siempre nos han dado algo nuevo. Es una de las ventajas de este campo.

P. Hay planes para ampliar el CERN, ¿no?

JMJ. Claramente, en mi opinión, hay que estudiar el Future Circular Collider: un anillo de cien kilómetros con hadrones que luego pueda albergar una máquina de electrones, o que la tenga antes si la tecnología de imanes de alto campo está lista. Para mí, la nueva tecnología que estamos preparando no estará a un nivel de madurez que permita invertir esa cantidad de dinero y ese riesgo industrial antes de 2040, salvo que le dediquemos un plan brutal con un apoyo fuerte de la comunidad mundial, incluidos China, Japón, Corea del Sur y Estados Unidos, obviamente.

MC. Si se construye, el LHC se utilizaría como el inyector de hadrones de ese gran anillo que casi se expandiría alrededor del lago Leman.

P. ¿Los técnicos del CERN son muy conservadores? Es decir, cómo trabajan con todos estos nuevos metamateriales, grafeno, semiconductores...?

MC. ¡Los testeamos todos! Al menos en los detectores. Eso no quiere decir que estén a punto para cuando los necesitamos. Siempre tenemos tres o cuatro líneas de trabajo, y una de ellas es siempre con lo más revolucionario. Siempre los detectores que tenemos en operación tienen un pequeño porcentaje que emplean demostradores para la siguiente fase, capas de detectores que si fallan no tienen un gran impacto, pero si funcionan se convierten en la opción de futuro para los próximos cinco o diez años.

P. ¿Padecen de obsolescencia programada las partes del LHC?

JMJ. Muchísimo, y es un gran problema porque cada vez nos cuesta más extender la vida de estos componentes. Todos los que instalamos en el año 2000 están obsoletos ahora mismo, por lo que en la próxima parada técnica la mayoría de los costes de mantenimiento se irán a reemplazar sistemas por otros sistemas que harán exactamente lo mismo. En esa dimensión, la industria va demasiado rápido para nosotros, y con ciclos demasiado cortos. Los efectos colaterales de eso son terribles: tener que cambiar un PLC cada tres años porque si no, no te funciona la interfaz y a los seis no encuentras repuestos... es demencial. Ahí tenemos un problema.

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