Expertos espa?oles hacen imanes superconductores para el CERN

Miles de f¨ªsicos e ingenieros est¨¢n empe?ados a fondo en el desarrollo y construcci¨®n del que ser¨¢ el mayor acelerador de part¨ªculas del mundo, el LHC. Varios equipos espa?oles participan en el proyecto. Expertos de una empresa y de un centro de investigaci¨®n espa?oles han desarrollado imanes superconductores para este nuevo gran acelerador del Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Particulas (CERN).

En el LHC (siglas de Large Hadron Collider), un anillo subterr¨¢neo de 27 kil¨®metros, haces de protones ser¨¢n obligados a chocar para producir otras part¨ªculas tan energ¨¦ticas que s¨®lo han podido existir -fuera de los aceleradores- en el universo caliente y denso inmediatamente posterior al Big Bang que di¨® origen al universo. El estudio de los resultados de esos choques permitir¨¢ entender mejor, entre otras cosas, c¨®mo era el cosmos reci¨¦n estrenado.Pero la condici¨®n indispensable es que los protones, antes de chocar, recorran el anillo del LHC acelerados casi a la velocidad de la luz, y para dirigirlos hacen falta 8.000 imanes de varios tipos. Un laboratorio y una empresa espa?oles han construido un prototipo para una de estas familias de imanes. La empresa producir¨¢, adem¨¢s, para el LHC otros 1.274 imanes de otra clase.

No son imanes cualquiera, sino superconductores: conducen la corriente el¨¦ctrica sin ofrecer resistencia y sin p¨¦rdidas de potencia, y producen, por tanto, campos magn¨¦ticos muy potentes, una cualidad indispensable para curvar las trayectorias de part¨ªculas que se mueven a tanta velocidad. Los imanes del LHC tendr¨¢n que producir un campo magn¨¦tico 100.000 veces superior al terrestre.

"Cuanta m¨¢s energ¨ªa tienen las part¨ªculas, m¨¢s alto debe ser el campo magn¨¦tico para guiarlas. A partir de ciertas energ¨ªas s¨®lo sirven imanes superconductores, y es el caso del LHC", explica Luis Garc¨ªa Tabares, miembro del equipo del Laboratorio Conjunto de Superconductividad Cedex-Ciemat.

Cuadrupolo

El prototipo construido por este grupo, junto con la empresa Antec, se llama t¨¦cnicamente MQTL y es un im¨¢n superconductor de tipo cuadrupolo -con cuatro polos magn¨¦ticos-. Su funci¨®n ser¨¢ ajustar la trayectoria de las part¨ªculas despu¨¦s de que ¨¦sta haya sido ya curvada m¨¢s groseramente por imanes m¨¢s potentes de s¨®lo dos polos.

"Los cuadrupolos concentran las part¨ªculas una vez desviadas por los dipolos; s¨®lo se instalar¨¢n 36 en cada anillo y s¨®lo cerca de los detectores, el lugar donde colisionan los protones. Y adem¨¢s de los cuadrupolos existen los multipolos, que afinan a¨²n m¨¢s la trayectoria de las part¨ªculas", dice Garc¨ªa Tabares. En el LHC se colocar¨¢n las diferentes familias de imanes de forma consecutiva, unos tras otros, distribuidos por el anillo.

En su mesa de despacho del Centro de Estudios Experimentales (Cedex), en Madrid, hace de pisapapeles un fragmento del prototipo, llamado galleta, aunque por su agujero central tiene m¨¢s forma de rosquilla plana. El im¨¢n completo est¨¢ hecho de muchas de esas galletas unidas, hasta formar un tubo de 130 cent¨ªmetros de largo y unos 15 de ancho. Las bobinas superconductoras, hechas con el material niobio, tapizan la cara interna del tubo, de s¨®lo 5,6 cent¨ªmetros de di¨¢metro -el hueco de la rosquilla-, que es por donde circulan la part¨ªculas. La escala de la galleta es real: aunque en las im¨¢genes cl¨¢sicas de los aceleradores muestren un tubo de m¨¢s de un metro de di¨¢metro, en realidad el hueco por el que corren las part¨ªculas es peque?o; lo engordan componentes como el criostato, que mantiene el sistema a -271?C para que pueda darse la superconductividad.

Esta condici¨®n de trabajar a temperaturas cercanas al cero absoluto (-273 grados C) fue uno de los mayores obst¨¢culos a la hora de construir el prototipo de cuadrupolo. El grupo recibi¨® el encargo de construir el prototipo directamente del Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN), el organismo que construye el LHC junto a Ginebra. Lo entreg¨® el pasado verano y en septiembre se hicieron los ensayos.

Fabricaci¨®n en serie

"Cuando finalmente el prototipo est¨¦ bendecido, servir¨¢ para definir las especificaciones t¨¦cnicas para la fabricaci¨®n en serie, que saldr¨¢ a concurso", dice Garc¨ªa Tabares.

Los multipolos de seis polos magn¨¦ticos -sextupolos- van m¨¢s adelantados. Antec, empresa espa?ola en el sector, ha firmado un contrato con el CERN de 500 millones de pesetas para construir 1.274 imanes de este tipo para el a?o 2003 (el LHC lleva el doble, pero la otra partida le corresponde a India, que paga en especies su contribuci¨®n al proyecto).