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El LHC y sus aportaciones paralelas a la ciencia

La mayor obra científica de la historia nos hace soñar con desvelar los misterios más grandes de la existencia, pero por el camino, también contribuye a hacer avanzar la tecnología necesaria para desarrollar técnicas nuevas en muchos campos de la ciencia. No se trata solo de diseñar experimentos exóticos que en principio no parecen tener utilidad práctica. El acelerador de partículas proporciona toda una serie de progresos que terminan por alcanzar al resto de las áreas de investigación más prácticas para nuestro beneficio.

Catedrales de la ciencia – 50 años del CERN y Horizon – El experimento de los 6000 millones de dólares

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Mucha gente se queja de los enormes presupuestos y los ímprobos esfuerzos que se realizan para llevar a cabo obras tan descomunales como el propio LHC, cuya utilidad se pone en duda por tratarse de experimentos teóricos sobre el origen del Universo. Millones y millones de euros se amontonan entre los 27 kilómetros de perímetro de este monstruo del ingenio humano y 20 años de paciente construcción hasta alcanzar su estado óptimo de funcionamiento. Todo para verificar la existencia de la “partícula de Dios” o para saber como funciona una colisión de alta energía simulando la que hubo hace 13.700 millones de años en los inicios de la existencia.

Sin embargo, el esfuerzo colosal realizado a todos los niveles para construir esta monstruosa máquina, da como resultado colateral la generación de recursos y tecnologías útiles que luego se pueden emplear en muchos otros campos de la ciencia. No se hace enteramente con la conciencia de lograr unos objetivos concretos, pero la enorme inversión en talento científico y las ingentes cantidades de dinero traen como consecuencia una oleada de avances tecnológicos que se aplican en multitud de campos y que ayudan a la civilización a consumar su capacidad de resolver muchos problemas del ser humano.

Ejemplos de esta singular característica de las grandes obras, la tenemos en la construcción de una potentísima red de datos, llamada The Grid. Esta red utilizará un colosal conjunto de ordenadores que trabajarán al unísono para generar una especie de súper ordenador en la nube encargado de procesar los millones de datos que le llegarán de las colisiones producidas en las entrañas del acelerador. Recordemos que Internet se inventó precisamente en este centro (CERN). No sería de extrañar que la próxima versión de Internet que veamos sea una evolución de esta potentísima red. Y no tenemos que recordar que Internet ha sido una de las revoluciones más importantes (quizá la más) del siglo 21.

http://cdsweb.cern.ch/record/1255658

http://cdsweb.cern.ch/record/690083

http://cdsweb.cern.ch/record/1262896

Un método de diagnóstico muy poderoso llamado Tomografía por Emisión de Positrones (PET) también fue puesto a punto gracias al desarrollo del Gran Colisionador de Hadrones. El PET ha revolucionado la medicina y ha posibilitado avanzados experimentos sobre el cuerpo humano que de otro modo no podrían haberse hecho nunca. Este tipo de tomografías permiten detectar tumores en función de su actividad metabólica y resultan especialmente útiles en el diagnóstico del cáncer. También pueden ser valiosos en la detección temprana del Alzheimer.

La hadronterapia, otro desarrollo impulsado a partir de trabajos sobre el LHC, se ha constituido como una terapia de radiación alternativa que sirve para destruir células malignas sin afectar al tejido sano. Es especialmente apta para tumores profundos, o pediátricos, donde es esencial evitar la posible irradiación a órganos sanos.

DE LA FÍSICA A LA MEDICINA

La idea de hadronterapia se remonta a 1946, cuando Robert Wilson, físico y fundador del conocido centro de aceleradores Fermilab, en EE.UU., propuso la utilización de iones para el tratamiento del cáncer. Casi 10 años después fueron tratados los primeros 30 pacientes con protones en el Laboratorio Lawrence Berkeley. A finales de los años sesenta se realizaron estudios pioneros de esta técnica en el Laboratorio Europeo de Física Nuclear (CERN) junto a Ginebra y, a partir de los años noventa, el físico italiano Ugo Amaldi empezó una vigorosa campaña para desarrollar nuevos aceleradores para producir protones e iones, como centros de tratamiento médico.

En 1999, el CERN, el organismo GSI de Alemania, el MedAustron de Austria, Onkologie 2000 en la República Checa y la fundación Terapia con Radiazioni Hadroniche (TERA) en Italia se unieron para diseñar un sincrotrón de iones optimizado para aplicaciones médicas. La terapia con protones ha tardado mucho en despegar pero ya se aplica en EE.UU., Japón y algunos países europeos.

Desde 1946, se han tratado 50.000 pacientes con tumores de cabeza y cuello con buenos resultados, en las pocas decenas de centros existentes en el mundo y, en la actualidad, cinco empresas ofrecen centros ‘llave en mano’. La terapia con iones de carbono va más retrasada y es ahora, tras años de investigación y 3.000 pacientes tratados de manera experimental, cuando se aproxima su aplicación clínica. Se espera que unos 30.000 pacientes anuales afectados sobre todo por cáncer de páncreas y de piel se beneficien de ellas.Y esto son sólo algunos de los ejemplos de tecnología útil que el Gran Colisionador está empezando a producir con el paso del tiempo. Seguramente, todos y cada uno de los euros gastados en esta fascinante máquina serán rentabilizados con muchas vidas que de otro modo estarían siendo condenadas a la desaparición temprana. Quizá esto nos ayude a ver al LHC no como un despilfarro llevado a cabo por físicos locos que derrochan el dinero en caprichos teóricos, sino como una colosal oportunidad de avanzar hacia un futuro mejor, lleno de soluciones a muchos de nuestros problemas más acuciantes.

www.consumer.es

http://www.neoteo.com

News del CERN
Aprovechamos este post para poneros las ultimas noticias que perodicamente publica el CERN.

CERN News 31st May 2010: First Appearance of a Tau Neutrino
Première apparition du neutrino du Tau

Físicos participantes en el experimento OPERA en el laboratorio de física del Gran Sasso, en Italia, han logrado identificar la pieza que faltaba del rompecabezas principal que da forma al Universo, gracias a la primera observación directa de una partícula de neutrino que cambia de caratcerísticas, al modo de un ‘camaleón’.

Según el laboratorio europeo de investigación nuclear (CERN), el avance representa un gran impulso para su programa del colisionador de partículas LHC, que revelará secretos fundamentales del cosmos.

De acuerdo con los físicos en el Gran Sasso, después de tres años de seguimiento de miles de millones de neutrinos ‘muón’ transmitidos a través de la tierra desde el CERN, situado en Ginebra a 730 kilómetros, se percataron de que se había convertido en un neutrino ‘tau’.

Detrás de esa terminología científica se encuentra la prueba tan buscada de que las tres variedades de neutrinos -las partículas sub-atómicas que forman con otros elementos básicos del universo – pueden cambiar la apariencia, como el camaleón.

El descubrimiento es importante, dicen los científicos, porque ayuda a explicar por qué los neutrinos llegan a la Tierra desde el Sol en número aparentemente menore de lo que debería, de acuerdo con el modelo estándar que ha imperado en la Física durante los últimos 80 años. Probar que los neutrinos pueden cambiar de identidad sugiere que pueden existir otros tipos.

LUZ EN LA MATERIA OSCURA

A su vez, dicen los especialistas, esto podría ayudar a arrojar luz sobre lo que es la materia oscura, que constituye aproximadamente un cuarto del Universo junto con el porcentaje de aproximadamente el 5 que es observable y el restante 70 por ciento de “energía oscura” invisible.

“Esto es realmente emocionante porque demuestra que hay cosas más allá del Modelo Estándar”, dijo James Gillies, portavoz del CERN.

La búsqueda de pruebas concretas de la materia oscura y de lo que podría ser es parte de la labor del LHC del CERN, o Gran Colisionador de Hadrones, la máquina más grande del mundo científico, que comenzó a funcionar cerca de toda su fuerza a finales de marzo.

Sin embargo, la transmisión de los neutrinos muón al centro italiano no es parte del experimento del LHC. El haz se dirige al sur de los Alpes desde otro acelerador de partículas del CERN más pequeño.

http://www.europapress.es
First appearance of a tau neutrino event in the OPERA detector at the Gran Sasso Laboratory, proving the neutrino oscillation from the muon type of the CERN beam to the tau type observed.

Première apparition du neutrino du tau dans le détecteur OPERA au Laboratoire du Gran Sasso en Italie, preuve de l’oscillation des neutrino du type muon, envoyé avec le faisceau du CERN, au type tau observé.

http://cdsweb.cern.ch/record/1268443

CERN experiment explains more about Universe: Particle Chameleon Caught in the act of Changing – OPERA catches its first tau neutrino.

First appearance of a tau neutrino event in the OPERA detector at the Gran Sasso Laboratory, proving the neutrino oscillation from the muon type of the CERN beam to the tau type observed.

Particle Chameleon Caught in the act of Changing

Geneva 31 May 2010. Researchers on the OPERA experiment at the INFN1′s Gran Sasso laboratory in Italy today announced the first direct observation of a tau particle in a muon neutrino beam sent through the Earth from CERN, 730km away. This is a significant result, providing the final missing piece of a puzzle that has been challenging science since the 1960s, and giving tantalizing hints of new physics to come.

The neutrino puzzle began with a pioneering and ultimately Nobel Prize winning experiment conducted by US scientist Ray Davis beginning in the 1960s. He observed far fewer neutrinos arriving at the Earth from the Sun than solar models predicted: either solar models were wrong, or something was happening to the neutrinos on their way. A possible solution to the puzzle was provided in 1969 by the theorists Bruno Pontecorvo and Vladimir Gribov, who first suggested that chameleon-like oscillatory changes between different types of neutrinos could be responsible for the apparent neutrino deficit.

Several experiments since have observed the disappearance of muon-neutrinos, confirming the oscillation hypothesis, but until now no observations of the appearance of a tau-neutrino in a pure muon-neutrino beam have been observed: this is the first time that the neutrino chameleon has been caught in the act of changing from muon-type to tau-type.

http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2010/PR08.10E.html

More information, photos and video:

http://operaweb.lngs.infn.it/
http://operaweb.lngs.infn.it/spip.php?rubrique2
http://cdsweb.cern.ch/record/1268443

OPERA – Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus

The OPERA experiment has been designed to perform the most straightforward test of the phenomenon of neutrino oscillations. This experiment exploits the CNGS high-intensity and high-energy beam of muon neutrinos produced at the CERN SPS in Geneva pointing towards the LNGS underground laboratory at Gran Sasso, 730 km away in central Italy. OPERA is located in the Hall C of LNGS and it is aimed at detecting for the first time the appearance of tau-neutrinos from the transmutation (oscillation) of muon-neutrinos during their three millisecond travel from Geneva to Gran Sasso.

In OPERA, tau-leptons resulting from the interaction of tau-neutrinos will be observed in “bricks” of photographic emulsion films interleaved with lead plates. The apparatus contains about 150000 of such bricks for a total mass of 1300 tons and is complemented by electronic detectors (trackers and spectrometers) and ancillary infrastructure. Its construction has been completed in spring 2008 and the experiment is currently in data taking.

Neutrinos are elementary particles postulated by Pauli in the 30′s as a “desperate attempt” to save the principle of energy conservation in radioactive beta decays. They have been observed 20 years later emerging from nuclear reactors and, since then, many of their physical properties have been established. There are three types, or “flavors”, of neutrinos: electron neutrinos, muon neutrinos and tau neutrinos.

If the rest mass of the neutrinos is different from zero, transitions among different flavors can take place when they propagate through space (“neutrino oscillations”). OPERA is aimed at performing a straightforward test of this phenomenon, trying to identify uniquely the appearance of tau neutrinos from a pure muon-neutrino beam propagating from Geneve to Gran Sasso.

http://operaweb.lngs.infn.it/

Monday, May 31st, 2010, by admin and is filed under "Astrofisica, Atomo, Biologia, CERN, Ciencia, Cosmologia, Exploración, Fermilab, Fisica, Fisica de alta energia, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, GRID, Historia, Ingenieria, Internacional, Internet, Investigacion, LHC, Matematicas, Mecanica cuantica, Medicina, Neurologia, Science, Sincrotrón, Technology, Tecnologia, Tevatron, Universidad | , Agujeros negros, Astrofisica, CERN, Ciencia, Cosmologia, Fermilab, Fisica, Fisica de particulas, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Hadronterapia, Internacional, Investigacion, LHC, Matematicas, Mecanica cuantica, Medicina, PET, Science, Technology, Tecnologia, Tevatron, The Grid, Tomografía por Emisión de Positrones, Universo ". You can leave a response here, or send a Trackback from your own site.