Saltar al contenido

La vida como operador de un acelerador.

noviembre 6, 2018

Detrás de algunos de los instrumentos científicos más grandes del mundo hay equipos con un conjunto de habilidades que no puedes encontrar en ningún otro lugar.

Inyector principal acelerador con tecnicos.

Un viernes por la noche en marzo, la operadora de aceleración Alyssa Miller estaba conversando con otros miembros del personal en el centro de recreación en el Laboratorio de Aceleradores Nacionales Fermi del Departamento de Energía de los Estados Unidos justo después de que ella terminara su turno. Mientras hablaban, varios de los teléfonos celulares de sus colegas comenzaron a zumbar. Luchando por revisar sus mensajes, se dieron cuenta de que la compañía local de servicios públicos había dejado de proporcionar electricidad al complejo del acelerador. Las luces seguían encendidas, gracias a la energía de respaldo, pero el complejo requiere demasiada energía para seguir funcionando solo con el generador.

El Complejo Acelerador de Fermilab, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE, consta de siete aceleradores de partículas y anillos de almacenamiento y alberga a más de 2000 científicos al año. El Booster de Fermilab proporciona un haz de neutrinos de baja energía para el experimento MicroBooNE. El inyector principal proporciona los haces de neutrinos de mayor intensidad del mundo para los experimentos MINOS, MINERvA y NOvA. En el futuro enviará neutrinos a los detectores del Experimento de Neutrinos Subterráneos Profundos en Dakota del Sur. Proporciona haces de muones al experimento Muon g-2 y también los enviará al experimento Mu2e. También envía partículas al experimento de objetivo fijo SeaQuest, así como una instalación para probar tecnologías de detectores.

“Es una cadena enormemente complicada”, dice Mike Lindgren, jefe de la división de aceleradores del Fermilab.

Ese viernes se rompió la cadena. Los operadores de aceleradores de la instalación y los especialistas técnicos corrieron a sus estaciones.

“A los aceleradores les gusta que los apaguen bien”, dice Miller, un ex operador que ahora es físico de ingeniería en Fermilab. “Cuando se apagan todos a la vez, eso deja a las cosas en una especie de mal estado”.

A medida que la energía regresaba, los operadores y los especialistas técnicos combinaron fuerzas para volver a sintonizar la máquina gigante. Fue un esfuerzo de manos a la obra. Los líderes de turno llamaron a los trabajadores temprano desde sus días libres. Todo el equipo presionó con fuerza durante casi 24 horas para que todo el complejo volviera a funcionar.

Si bien este fue un incidente memorable, todo fue parte del trabajo. Para los operadores de aceleradores en los laboratorios nacionales del DOE, no existe un día promedio.

Un día en la vida

Más de 3000 personas trabajan en o con aceleradores en los 17 laboratorios nacionales del DOE. Cerca de 300 de ellos son operadores.

Debido a que los aceleradores generalmente funcionan las 24 horas del día, los siete días de la semana, los operadores trabajan en un horario de turnos, cambiando entre los turnos de día, de noche y de noche (o “búho”).

El turno de un operador comienza con una sesión informativa del jefe de equipo sobre lo que sucedió desde la última vez que el equipo estuvo en el trabajo. Después de la reunión, los operadores se establecen en la sala de control principal. Las paredes están cubiertas con pantallas que muestran líneas de varios colores, gráficos y mapas.

La cantidad de información entrante puede ser abrumadora. Durante los primeros meses de Miller en Fermilab, ella dice: “Seguí pensando para mis adentros: 'Oh, Dios mío, ¿cómo voy a aprender todo esto?' Ahora me siento y me siento cómoda en mi consola”.

Los operadores utilizan los datos para juzgar qué tan bien el acelerador está entregando rayos a los experimentos de los científicos. Revisan constantemente las múltiples pantallas de la consola para asegurarse de que todo funciona sin problemas. Si el rayo se “suelta” y arroja demasiadas partículas, ajustan los imanes para apretarlos. Dependiendo de las necesidades del laboratorio y de los investigadores, también pueden ajustar los imanes para cambiar los parámetros del haz, como su energía, tamaño y forma.

La primera línea de defensa.

Los operadores también son los primeros en responder de los aceleradores, identificando y solucionando los problemas a medida que surgen. Desde fallas eléctricas a tierra que reducen el suministro de energía hasta imperfecciones en el vacío alrededor del haz de partículas, los operadores deben reconocer y tratar una gran cantidad de problemas.

“Los operadores son la primera línea de defensa para cualquier problema en el acelerador”, dice el operador de Fermilab KelliAnn Rubrecht.

Los operadores deben estar familiarizados con una multitud de temas, desde la dinámica de partículas cargadas hasta el mantenimiento de sistemas criogénicos. “Tenemos que saber un poco de todo”, dice Rubrecht. “Esa es una de las cosas que realmente me gustan de este trabajo”.

Cada instalación tiene necesidades únicas. A menudo requieren equipos y dispositivos únicos que no se pueden comprar. “Nos enorgullecemos de construir cosas por nosotros mismos”, dice Miller. “Se requiere ingenio seguro”.

A veces, los operadores pueden resolver un problema en sus computadoras con un giro de una perilla. Otras veces, enfrentan problemas físicos que requieren una inspección práctica. Si no tienen la experiencia para reparar el problema por sí mismos, llaman a personas que se especializan en determinadas secciones del acelerador. “Una vez que sepa cuál es el problema, encontrará a las personas adecuadas para solucionarlo”, dice Mary Convery, jefa adjunta de división de sistemas de aceleradores en Fermilab.

Al descender al túnel del acelerador (siempre en grupos de al menos dos por seguridad), los operadores se mueven hacia un extraño mundo subterráneo. Las paredes son de hormigón grueso; los techos son bajos; El agua que corre por las tuberías de refrigeración humidifica el aire.

Para los operadores, puede ser un cambio de ritmo bienvenido al mirar las pantallas de las computadoras.

“Hay tantas cosas detrás de la escena que no puedes obtener una apreciación real hasta que no vas por allí”, dice Miller.

La curva de aprendizaje

Debido a que la mayoría de los operadores no tienen experiencia previa en el uso de aceleradores, existe una amplia capacitación en el trabajo. A un operador novato le toma hasta dos años cubrirlo todo.

Para ayudar a que los operadores nuevos y aspirantes estén al día, ocho laboratorios del DOE se asocian con dos universidades para dirigir la Escuela de Aceleradores de Partículas de EE. UU. Dos veces al año, la escuela ofrece sesiones intensivas para el personal de laboratorio, los estudiantes universitarios y aquellos en la industria que desean aprender más sobre los aceleradores.

“Tenemos instructores que son líderes en su campo, y traen una gran cantidad de material de vanguardia”, dice Steve Lund, profesor de la Universidad Estatal de Michigan y director de la Escuela de Acelerador de Partículas. “Los estudiantes están aprendiendo de personas que son pilares establecidos de la comunidad”.

La escuela ofrece clases sobre temas disponibles en ningún otro lugar. Las universidades que albergan las sesiones proporcionan a los estudiantes créditos académicos.

Ejecutar un acelerador de partículas requiere un conjunto de habilidades de nicho. Pero el desafío de adquirirlos vale la oportunidad de usarlos, dice Miller.

“Si quieres ensuciarte las manos literalmente y en sentido figurado y quieres aprender mucho y quieres estar un poco confundido y frustrado todo el tiempo, las operaciones son para ti”, dice ella. “Es una experiencia como ninguna otra”.

ciencia - life as an accelerator operator?main feed view&dt=Life as an accelerator operator