NeoFronteras

Pamela Klabbers sostiene una de las placas de las 300 organizadas en 18 contenedores con las que contará el RCT. Foto: Jeff Miller.

La Física de partículas empuja los límites tecnológicos para poder tener una capacidad de procesamiento de imágenes muy elevada, necesaria en el nuevo LHC.
En el mundo de la física de partículas se utilizan unos aceleradores de tamaño kilométrico en los que haces de partículas chocan entre sí produciendo toda una cascada de subpartículas. Esto permite a los investigadores estudiar las condiciones del Universo breves instantes después del Big Bang y estudiar las leyes fundamentales de la Física de altas energías.
Pero en cada colisión se producen miles o millones de partículas y se producen millones de estas colisiones en un segundo en un colisionador estándar.
Por eso tienen que crear sistemas de electrónica ultrarrápida para acometer la empresa de analizar los datos obtenidos, o simplemente el adquirirlos a esa velocidad.
En UW-Madison han creado recientemente uno de esos instrumentos. Es un disparador calorímetro regional, y constituye el procesador de imagen más rápido del mundo, capaz de analizar mil millones de protones por segundo y de escoger los 50.000 eventos más interesantes para su posterior análisis.
El instrumento ha costado 6 millones de dólares, y está constituido por unas 300 tarjetas en 18 contenedores, será instalado como un componente del experimento de solenoide de muones compacto, uno de los detectores del LHC (Large Hadron Collider) del CERN. El LHC es un acelerador superconductor que será el más grande y más potente del mundo con sus 27 km de circunferencia. Se espera que entre en funcionamiento en 2007. Probablemente sea la maquiná más grande jamás fabricada por el hombre y el último dinosaurio entre los aceleradores de partículas circulares.
Se espera que en el LHC se puedan detectar por fin los bosones de Higgs, unas partículas hipotéticas que dotarían de masa al resto de las partículas del modelo estándar. Los expertos han estado buscando evidencias de la existencia de estas partículas durante los últimos 20 años.
Cuando los protones chocan en el colisionador, suceso que dura una mil millonésima de segundo, las partículas resultantes de la colisión tienen una vida muy corta. Casi siempre no se pueden observar directamente, y hay que conformarse con analizar sólo sus subproductos. Por tanto, lo que se necesitan son instrumentos muy precisos de adquisición de esos datos a alta velocidad.
En el LHC cada par de protones colisionarán con una potencia de 10.000 vatios, los protones se desintegrarán en el proceso y de la energía resultante se producirán nuevas partículas gracias a la famosa fórmula E=mc². Todo esto pasa en una milmillonésima de segundo y los científicos necesitan determinar si el suceso merece la pena ser estudiado o no por ser ya conocido. Si se decide que merece la pena entonces sus datos deben de ser adquiridos y grabados. Como la cantidad de datos es tan vasta, con imágenes generándose cada 25 nanosegundos, el sistema tiene que trabajar muy rápido.
De la ingente cantidad de información digital procesada sólo una parte es interesante, y gran parte se pierde para siempre. Hay pocas posibilidades de corregir errores y ninguna de recuperar los datos perdidos.
Se espera que el bosón de Higgs sea creado en algunas de estas colisiones y que acto seguido se desintegre produciendo una señal, debida a sus productos de desintegración, consistente en un patrón determinado de muones y fotones.
El RCT (el disparador de calorímetro regional) será capaz de procesar 4000 millones de bits de información por segundo. En esencia toma una imagen de colisión 40 millones de veces por segundo.
Puede parecer que ciertas ramas de la ciencia no producen beneficios, pero esto no es del todo cierto. Así en Física de altas energía se desarrollan instrumentos y electrónica que luego se aplican en el mundo cotidiano. Recordemos por ejemplo que la www fue desarrollada en el CERN y el impacto económico y social de ésta ha sido enorme en la última década.

Fuente: University of Wisconsin.
Referencia: El LHC.