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La regla de 3 toneladas

noviembre 6, 2018
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Una máquina de medición especializada en SLAC está ayudando a los científicos a construir detectores precisos para el experimento ATLAS.

Una ilustración de científicos trabajando en una máquina.

Cuando la física Katy Grimm y sus estudiantes comenzaron a usar la máquina de medición de coordenadas del Laboratorio Nacional de Acelerador SLAC, no sabían qué esperar.

La máquina consiste en una losa de granito del tamaño de una pequeña mesa de comedor, con un gran brazo mecánico suspendido en la parte superior. Pesa más de 3 toneladas y cuesta casi $ 200,000. Se encuentra dentro de una habitación limpia en SLAC, lo que significa que Grimm y sus estudiantes deben vestirse con trajes de conejitos para poder acercarse a ellos. ¿Su propósito? Para mapear la geometría de los objetos con precisión en la escala de una micra, aproximadamente cien veces más pequeña que un grano de sal de mesa.

Grimm, un profesor de Cal State East Bay que también es colaborador en el experimento ATLAS en el CERN, está utilizando principalmente la máquina para realizar mediciones para la actualización del detector ATLAS. ATLAS, uno de los dos experimentos principales en el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN que descubrió el bosón de Higgs, hace sus propias mediciones a escala de micras, de las trayectorias de las partículas a medida que pasan por el detector. Para realizar estas mediciones, los científicos deberán saber exactamente dónde están ubicadas todas las partes del detector.

“Estamos trabajando en la capa del detector ATLAS que está más cerca de las interacciones, por lo que tiene la mayor necesidad de esta precisión”, dice Michael Krunic, uno de los estudiantes de Grimm. “Esta máquina nos dice el grosor preciso del material. Es el punto de partida para comprender la interacción entre el detector y las partículas producidas en las colisiones “.

Como no hay un manual que describa la tarea específica en la que están trabajando para el experimento ATLAS, Grimm y sus alumnos decidieron aprender por ensayo y error: “horas y horas de ello”, dice Krunic. Después de unas seis semanas, pudieron familiarizarse con el dispositivo que casi hace que su uso parezca fácil.

Para un forastero, el proceso puede no parecer tan diferente de sacar animales de peluche de una máquina de garras. Después de calibrar la máquina con un objeto bien definido llamado bola maestra, usan joysticks para mover la sonda con punta de rubí alrededor de un objeto, dirigiéndolo a aterrizar en ciertas áreas.

Pero detrás de escena, una red de software sofisticado traduce estas posiciones de sonda en la información que necesitan, como la inclinación o el contorno de una superficie.

La máquina funciona con un nivel de precisión tan alto que puede usarse para diseñar armas nucleares. Debido a esto, la máquina está controlada por exportaciones y contiene una unidad de detección de vibraciones para impedir el transporte no autorizado.

“Si intentas mover la máquina, notará que ha sido recogida y apagada”, dice Charles Young, un físico de SLAC que también trabaja en el experimento ATLAS. “Si hay un terremoto o incluso si alguien se topa con él, se apagará y no se podrá volver a encender a menos que llame al fabricante y envíe un ingeniero para que lo reinicie”.

Grimm, cuyo trabajo en la colaboración de ATLAS ha sido principalmente el análisis de datos hasta ahora, dice que disfruta poder ver estos componentes del detector de primera mano.

“Normalmente, hago reconstrucciones utilizando los datos de estas primeras capas del detector, pero en realidad nunca las he visto o tocado”, dice. “Ha sido genial estar realmente involucrado en la preparación del hardware”.

Su Guanhao, otro estudiante que está trabajando en el proyecto, dice que todo el proceso de trabajo con la máquina, con un comienzo brusco y todo, ha sido valioso para él y para los otros estudiantes a medida que descubren sus próximos pasos después de graduarse.

“Este es un entorno muy diferente al de los laboratorios en los que trabajamos normalmente en la escuela”, dice. “Ha sido realmente una gran experiencia práctica resolver estos problemas y aprender a usar esta máquina”.

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