Dissenyant el futur de la Física

L’accelerador de partícules més gran del món té un dels seus tallers a la Universitat Ramon Llull. El Laboratori d'Instrumentació per a Física d'Altes Energies La Salle treballa en el projecte del LHC (Large Hadron Collider), un sofisticat aparell amb el que es pretén entendre una mica millor l'univers.

 

Amb aquest ambiciós objectiu s’està construint un accelerador de 27 quilòmetres de perímetre al CERN (Centre Europeu de Recerca Nuclear), que es troba en un túnel sota terra entre Suïssa i França. En l'interior de LHC es faran xocar protons, per a desvetllar entre altres, el mecanisme pel qual les partícules posseeixen massa o la proporció de matèria i antimatèria que té l'univers. El doctor Xavier Vilasis, cap del Laboratori d'Instrumentació per a Física d'Altes Energies La Salle que conjuntament amb grup de física experimental d'altes energies de la UB i el seu departament d’electrònica treballen en el projecte, explica aquest procés amb una metàfora: "És com si agafem dos rellotges, els fem xocar l’un contra l’altre i a partir del que surt tractem d’esbrinar com funciona un rellotge".

 

Però, quines aplicacions es poden desprendre d’aquesta física de la rellotgeria? “A part del coneixement de la natura que et pugui aportar, aquests experiments són motors tecnològics que et permeten desenvolupar tecnologies que després s’apliquen a altres llocs. És comparable a la carrera espacial, que té el mèrit de portar a l’ésser humà a la lluna i també descobreix coses com el velcro”. En aquest punt, sempre apareix el nom de Tim Berners-Lee, el físic que mentre treballava al CERN desenvolupà el World Wide Web. Aquest invent que, sens dubte, ha marcat una nova era de les comunicacions encapçala un llarg llistat d'aplicacions derivades de la recerca en física de partícules: des de l’ús de neutrons i protons en la radioteràpia contra el càncer, fins al desenvolupament de tècniques d’imatge en biomedicina com ara el PET (Tomografia per emissió de positrons) o el TAC (Tomografia Axial Computaritzada).

 

L’SPD, electrònica en un ambient hostil

L’accelerador del CERN es completa amb quatre detectors (ATLAS, CMS, Alice i LHCb), que són els instruments encarregats d’analitzar què passa quan les partícules accelerades col.lisionen. Els científics de La Salle treballen en una de les parts del LHCb: l’Scintillator Pad Detector (Detector de Blocs del Centellador). La feina d’aquest grup d’enginyers i físics consisteix en desenvolupar l’electrònica d’adquisició de dades de l'SPD, que té com a funció principal establir si les partícules que travessen el detector tenen càrrega elèctrica o són neutres.

Per obtenir aquesta informació, l’SPD recull l’energia que deixen les partícules en un material plàstic: les carregades en dipositen més que no pas les neutres. Aquesta energia es troba en forma de llum i es porta amb fibra òptica fins un fotomultiplicador, que transforma aquesta senyal òptica en senyal elèctrica. Llavors, en aquest format es tracta la senyal per calcular l’energia dipositada i decidir si la partícula és carregada o no. Aquesta informació  es transmet a un altre component del LHCb que, finalment, determina si la col·lisió observada té algun interès i per tant, si les dades recollides mereixen ser guardades.

"Estem dissenyant una electrònica per uns entorns amb uns condicionaments molt durs"

 

Tot aquest procés és una tasca molt complicada, donat les especials circumstàncies que envolten l'accelerador de partícules. "Es pot dir que nosaltres fem disseny extrem. Estem dissenyant una electrònica per uns entorns molt hostils i amb uns condicionaments molt durs. Està situada en un aparell que ha de suportar unes condicions exteriors molt exigents, com ara un entorn amb radiacions ionitzants o amb fortes radiacions electromagnètiques" explica Xavier Vilasis.

Les primeres dades, a l’estiu del 2008
Aquestes condicions úniques obliguen a què, per a provar cadascun dels elements que dissenyen, sigui casi inevitable viatjar al CERN. A més, per a fer el muntatge cal tenir en compte les parts que estan desenvolupant altres grups que col·laboren en el projecte, com ara l'INR de Moscou i els dos grups del CNRS francès. D’aquesta forma, als problemes tècnics, la planificació de la producció i els terminis d’entrega s’ha d'afegir la coordinació amb els altres científics. Aquesta és una de les tasques de Xavier Vilasis com a un dels coordinadors d’àrea. “A vegades és com fer de pastor de gats, però per a mi la complicació més gran és distribuir el temps d'organització, recerca i la nostra feina com a professors”.

"Quan es fa una cosa que mai no ha fet ningú és molt difícil saber el tipus de problemes que ets pot trobar"

 

Malgrat tot, es preveu que a l’agost d’aquest mateix any la instal·lació de l’equip sigui completa perquè al desembre es facin “unes quantes col·lisions de prova”. Aleshores, si tot funciona correctament, es començaran a agafar les primeres dades a l'estiu del 2008. En qualsevol cas, la magnitud del repte fa que una planificació a llarg termini sigui una mica arriscada perquè "quan es fa una cosa que mai no ha fet ningú, és molt difícil saber el tipus de problemes que pots trobar”. Un inconvenient inevitable quan s'investiga en camins que encara no s’han trepitjat.

-Xavier Vilasis és doctor en Ciències Físiques per la Universitat de Barcelona i investigador principal del Laboratori d'Instrumentació per a Física d'Altes Energies La Salle.

Agustí López

+ info: Laboratori d'Instrumentació per a Física d'Altes Energies La Salle