El Futuro del Gran Colisionador

Se acaba de publicar el informe final sobre el futuro proyecto de física de partículas, el Colisionador Lineal Internacional (ILC). En tres ceremonias consecutivas en Asia, Europa y EEUU, los autores del denominado Technical Design Report (TDR) para el ILC, un acelerador de partículas de próxima generación para complementar y profundizar en la física del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, entregaron oficialmente el documento a la junta internacional que supervisa los proyectos en física de partículas, el Comité Internacional para Futuros Aceleradores (ICFA).

El TDR presenta el último diseño para el ILC, el tecnológicamente más avanzado y minuciosamente examinado. En un evento global que empieza en Tokio (Japón), continúa en el CERN (Ginebra, Suiza) y finaliza en Fermilab (Chicago, EEUU), los científicos e invitados, con presencia de miembros de instituciones españolas como la Secretaría de Estado de I+D+i (MINECO), Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), CIEMAT y varias universidades españolas (Valencia y Cantabria), celebrarán este logro con simposios, charlas públicas, recepciones y una serie de ceremonias de entrega.

En cada región se entrega un informe completo, y las tres ciudades se darán un apretón de manos virtual por videoconferencia cuando acabe una celebración en una zona horaria y comience la siguiente.

"Agradecemos al equipo del ILC este informe, y esperamos ser testigos del siguiente paso del proyecto", dice Pier Oddone, presidente del ICFA. "El informe atestigua el esfuerzo y la cooperación global que han concluido con éxito en el diseño de una máquina de esta sofisticación y escala".

"La publicación del informe técnico de diseño supone un importante logro. Contiene una gran cantidad de trabajo. El TDR hace convincente este proyecto: gracias al trabajo duro, tenemos una máquina que podemos construir", comenta Jonathan Bagger, presidente del comité directivo del Colisionador Lineal Internacional. "El ILC está listo para comenzar".

"El informe técnico de diseño dice básicamente que estamos listos para seguir adelante", manifiesta Barry Barish, director del proceso de diseño del ILC. "La tecnología existe, los hitos en I+D se han alcanzado, la física que se persigue está clara y podríamos empezar la construcción mañana. Lo que necesitamos es una declaración política clara, y hay fuertes evidencias de que Japón apostará por albergar el proyecto".

"El descubrimiento de un bosón de Higgs en el LHC convierte los motivos para el ILC incluso en más apremiantes. El ILC puede estudiar sus propiedades en detalle, será una gran máquina complementaria a un LHC ya muy exitoso", añade Sakue Yamada, director de Investigación del ILC.

"El informe técnico de diseño es una obra impresionante que muestra madurez, escrutinio y audacia. El Colisionador Lineal Internacional debe ser lo siguiente en la agenda de una física de partículas global", asegura Lyn Evans, director de la colaboración internacional para un acelerador lineal y uno de los padres del LHC.

El TDR marca el final de muchos años de actividades de I+D coordinadas globalmente, y completa el mandato del equipo de expertos designado para su desarrollo, el Global Design Effort. Contiene todos los elementos necesarios para proponer el ILC a los gobiernos colaboradores, incluyendo un diseño técnico y un plan de implementación realista y optimizado para un rendimiento, coste y riesgo.

Un resumen de los logros incluye la construcción exitosa y supervisión de instalaciones de prueba de sistemas superconductores de radiofrecuencia para aceleradores alrededor del mundo, grandes avances en la mejora de procesos de producción de cavidades aceleradoras, y planes para la producción a gran escala de las 16.000 cavidades superconductoras que se necesitarán para dirigir los haces de partículas del ILC.

Los detalles de los dos detectores que registrarán las colisiones entre electrones y positrones forman parte también del informe, así como un extenso resumen de los estudios geológicos y de ingeniería civil realizados para el emplazamiento del ILC.

El diseño continúa en la nueva Colaboración para el Acelerador Lineal (Linear Collider Collaboration o LCC), que agrupa los dos proyectos más maduros en física de partículas en energías de frontera: el Colisionador Lineal Internacional (ILC) y el Colisionador Lineal Compacto (CLIC), en una organización oficial para coordinar y promover el trabajo de desarrollo global para el acelerador lineal.

Entre otras partículas, el ILC producirá bosones de Higgs y estudiará sus propiedades para determinar si se ajustan a lo predicho por el modelo estándar. ¿Será la partícula de Higgs solo la primera de una familia? ¿Su naturaleza será más complicada que un simple y sencillo bosón de Higgs? ¿Cómo interactúa este bosón con otras partículas? Estas son algunas de las preguntas a responder con el nuevo colisionador.

Japón está considerando ofrecerse como anfitrión del ILC, que se podría localizar en algún lugar de las montañas del país nipón. Los responsables del proyecto plantean comenzar con una ‘fábrica de higgs’ y ampliar más adelante a energías más altas

Organizado por el Global Design Effort (GDE), un grupo de científicos de todo el mundo, el ILC es un proyecto internacional que agrupa a más de 1.000 científicos e ingenieros de más de 100 universidades y laboratorios en 24 países, entre ellos España. Consistente en dos aceleradores de partículas lineales encontrados uno frente al otro, el ILC acelerará y colisionará electrones y sus antipartículas, positrones.

Cavidades superconductoras aceleradoras operarán a temperaturas cercanas al cero absoluto, dando a las partículas más y más energía hasta que colisionen en los detectores en el centro de la máquina de 31 kilómetros. Durante su funcionamiento, paquetes de electrones y sus antipartículas (positrones) colisionarán aproximadamente 7.000 veces por segundo a una energía total de 500 GeV (gigaelectronvoltios), creando una serie de nuevas partículas que serán reconstruidas y registradas en los detectores del ILC.

Cada paquete contendrá 20.000 millones de electrones o positrones concentrados en un área mucho más pequeña que un cabello humano, lo cual implicará una tasa muy alta de colisiones. Esta gran luminosidad, como la llaman los científicos, combinada con una interacción muy precisa de las partículas que colisionan aniquilándose unas a otras, permitirá al ILC ofrecer una gran cantidad de datos a los científicos para medir con precisión propiedades de las partículas como el bosón de Higgs recientemente descubierto en el LHC. También podrían arrojar luz sobre nuevas áreas de la física como la materia oscura.

El ILC cuenta con la participación de los principales centros de investigación mundiales en física de partículas: CERN y DESY (Europa), Fermilab y SLAC (EE.UU.), y KEK (Japón). Una parte importante de la comunidad científica española en física de altas energías participa en este esfuerzo global para el futuro acelerador lineal, con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010.

Participan investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV), Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-UC), Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), Centro Nacional de Microelectrónica (CNM-IMB-CSIC), Instituto Tecnológico de Aragón (ITA) y las Universidades de Barcelona, Granada y Sevilla.

Asimismo, la presencia española en el LHC permite que sus empresas adquieran conocimientos en áreas como mecánica de alta precisión, sistemas magnéticos, criogenia y vacío, sistemas de diagnóstico de haz, ingeniería de control y sincronización de haz, radiofrecuencia de potencia y sistemas de posicionamiento de alta resolución, conocimientos que se podrán trasladar a la construcción del futuro acelerador lineal.

Respecto a la Colaboración para el Colisionador Lineal (LCC), es una organización que reúne los dos diseños más avanzados para un colisionador lineal, el Estudio para el Colisionador Lineal Compacto (CLIC) y el Colisionador Lineal Internacional (ILC). Dirigida por el antiguo director de la construcción del LHC, Lyn Evans, se esfuerza para coordinar la labor de investigación y desarrollo que se está haciendo para aceleradores y detectores en todo el mundo, y para llevar el proyecto de colisionador lineal al siguiente paso: la decisión de que se construirá, y dónde.

Alrededor de 2.000 científicos (físicos de partículas, físicos de aceleradores e ingenieros) están involucrados en ILC o CLIC, o a menudo en ambos proyectos. Trabajan en tecnologías punteras para detectores, nuevas técnicas de aceleración, la obra de ingeniería civil necesaria para construir un túnel de al menos 30 kilómetros de largo, realizar un presupuesto creíble y muchos más aspectos que requieren proyectos de esta magnitud. La Colaboración para el Colisionador Lineal asegura que las sinergias entre ambos proyectos se explotan al máximo. (Fuente: CERN/CPAN)