11 marzo, 2014

El Laboratorio de Física de Partículas diseñó y fabricó cuatro mil guías de luz para el acelerador de partículas del Jefferson Lab, en Estados Unidos, cuya función es transmitir la luz que permite determinar la presencia de nuevas partículas.         

 

Comprender las fuerzas fundamentales dentro del núcleo atómico es el principal objetivo del experimento GlueX, actualmente en construcción en el Jefferson Lab, en Estados Unidos y que busca detectar nuevos tipos de partículas que se producen al chocar electrones con núcleos a altas energías.

El detector del acelerador de partículas creado especialmente para este fin, cuenta entre sus piezas con cuatro mil guías de luz diseñadas y fabricadas por el Grupo de Física Experimental (SiLab) del Centro Científico y Tecnológico de Valparaíso (CCTVal) de la Universidad Técnica Federico Santa María, siendo los pioneros en nuestro país en participar en la construcción de equipamiento para experimentos mundiales de Física de Alta Energía.

Las guías de luz son piezas transparentes construidas en acrílico, material que en este caso ostenta propiedades ópticas. De forma trapezoidal (pirámide truncada), presentan gran calidad superficial y su función es condensar o transmitir la luz con la menor pérdida posible, desde su base hasta la zona superior, y que se detecta al interior del acelerador de partículas.

Según explica el Dr. William Brooks, investigador del CCTVal que lidera el proyecto, “para encontrar las partículas antes mencionadas, se utilizan detectores específicos, que en este caso se trata de un calorímetro electromagnético (BCAL): cuando una partícula entra al calorímetro, éste emite luz en una cantidad proporcional a la energía de la partícula. Esta luz, que debe ser detectada con mucha precisión, es dirigida hacia los sensores por las guías de luz que fabricamos. Los sensores, que son fotomultiplicadores de silicio de última generación, la transforman en señales electrónicas amplificadas, para luego ser leídas por el sistema de adquisición de datos”.

Para lograr un acabado de la calidad requerida en la superficie de las guías de luz, se fabricó una máquina de pulido especializada, gracias a personal experimentado en esa área. Esta herramienta consta básicamente de tres platos giratorios de duralumino, en la cual se utilizan paños de pulido para metalografía y líquido abrasivo de granulometría mínima de 0,3 micrómetros.

Para asegurar la tolerancia requerida en el experimento, es vital contar con un método altamente preciso para realizar las mediciones de las piezas fabricadas. Con este fin es que se decidió utilizar una Vision Hawk 5000, lo último en herramientas de medida, para lo que el equipo del SiLab fue capacitado en la utilización de este dispositivo.

“La primera etapa de este proyecto contempló la investigación de cómo se podían fabricar estas piezas, es decir, qué procesos o métodos de fabricación podían ser utilizados en el material para obtener el resultado deseado. La segunda, en tanto, consistió en aplicar lo aprendido en la primera, para así adquirir los equipos necesarios para la producción de cuatro mil guías de luz, etapa que por lo demás, era parte de un contrato de producción con el Jefferson Lab”, detalla Brooks.

Actividad científica de nivel mundial

Claudio Dib, académico del Departamento de Física de la USM e investigador del CCTVal, explica que para la Universidad y el país, participar de este tipo de experimentos significa iniciar una nueva actividad científica de nivel mundial. “Nuestros intentos de participar en experimentos de física de partículas comenzaron en 2000 y luego de varios años de esfuerzo se logró formar con éxito un grupo que se incorporó al experimento ATLAS del gran colisionador LHC, que en ese tiempo estaba en sus últimas etapas de construcción en el CERN”, detalla.

Los experimentos del colisionador LHC son los más avanzados en la historia de la física, por lo tanto, el que la USM participe en ellos es sin duda una gran oportunidad. “La investigación experimental en física de partículas, también llamada “física de alta energía” es un área que requiere de conocimientos muy profundos y de tecnología de última generación. Con este conocimiento se pueden construir instrumentos capaces de estudiar la materia a escalas de tamaño miles de veces más pequeñas que los núcleos atómicos”, precisa.

Asimismo, el académico destaca que este tipo de conocimiento ubica a la Universidad y al país en el tope de lo que se sabe hoy en temas de tecnología. “Estos mismos conocimientos aplicados a otras áreas, han permitido una gran cantidad de desarrollos. Por ejemplo en medicina, los scanners y otros aparatos de imágenes, que permiten ver el interior del cuerpo humano, son derivados de estos conocimientos. Muchos avances en computación también son resultado de estos esfuerzos, por lo tanto, tener esta actividad y conocimiento por primera vez accesible a nuestros estudiantes es ciertamente un gran valor”.

Fuente: USM

 

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