Debido a unas pequeñas fugas de vacio en un par de sectores “frios” del anillo del LHC (es decir, en la parte del anillo que no habia habido problemas aún) la puesta en marcha se retrasa hasta mitad de noviembre. La reparación es sencilla, pero como hemos comentado alguna vez, cada reparación implica subir la temperatura de ese sector (ya que nadie puede trabajar a -193ºC), con lo que se pierde más tiempo en eso que en la propia reparación.

Vía: Rolf Heuer, Director General del CERN

Hola a todos. Desde hace algún tiempo existe un canal en youtube dedicado el CERN y, lo más importante, creado por gente del CERN con lo que se ofrece información de primera mano por los propios protagonistas. El motivo de este post es doble: el primero informaros de la existencia del canal (si es que no lo sabiais ya) que podeis encontrar en

http://www.youtube.com/user/CERNTV

y el segundo es que en este canal podeis encontrar en el video del mes de Mayo una explicación completa de la avería en el acelerador en:

Debido a la trascendencia de la noticia, debajo podeis encontrar una transcripción del texto en castellano.

“(voz en off) ¡¡y ahí hemos visto dos haces!! Fantástico. El círculo está cerrado. Se ha hecho en el sentido antihorario por todo el camino del acelerador desde el punto 1 al punto 8. Realmente se mercen estos aplausos.

(Paola Catapano) Hoy nos encontramos en el CCC (CERN Control Center) donde el 10 de Septiembre de 2008, el sueño del LHC se hizo realidad después de 20 años de planificación, I+D y construcción de componentes por todo el mundo en laboratorios de física e industria. Nunca antes en la historia de la física, un acelerador de partículas ha arrancado tan rápida ni tan sencillamente. El haz de protones realizo una vuelta completa en la dirección de la agujas del reloj en tan solo una hora y el segundo, en la otra dirección, realizó la vuelta completa dos horas después. Esto ha supuesto un nuevo record absoluto. El antiguo acelerador [LEP] tardó, en 1999, 12 horas lo que el LHC ha realizado en tan solo 50 minutos y con unos componentes mucho más sofisticados.

En los días siguientes, el equipo del LHC realizó progresos espectaculares y fueron capaces de mantener un haz circulando en condiciones estables durante un tiempo considerable… pero después de 10 días, mientras se incrementaba la corriente eléctrica en los imanes del acelerador para prepararlo para alcanzar una energía de 5 TeV, un fallo inesperado ocurrió en uno de los 8 sectores del LHC.

Pero, ¿qué es realmente lo falló en el sector 3-4 en el tunel del LHC el 19 de Septiembre? Lucio Rossi, director del equipo encargado de los imanes del LHC nos da los detalles.

(Lucio Rossi) Falló lo que llamamos la conexión entre los cables superconductores. Éste es el cable que transporta la corriente eléctrica que genera el campo magnético. Este cable superconductor puede transportar hasta 12000 amperios de corriente [Nota: el amperio es la unidad de medida de la intensidad de corriente eléctrica. Una corriente de unos 0.025 amperios puede matar a una persona]. Teneis que imaginar otro imán al lado de este con la misma configuración con otros cables que serán conectados entre ellos con de manera que la corriente pueda fluir de un imán al siguiente. Debéis tener en cuenta que la resistencia eléctrica de estas conexiones es muy baja, una mil millonésima de Ohm, que es la unidad de medida de la resistencia eléctrica [Nota: la resistencia de un cable de cobre de 1 metro de largo y 1 milímetro de radio es de 5 milésimas de Ohm]. Entonces, cuando se hace correctamente, entre dos imanes tenemos una resistencia de una mil millonésima de Ohm. Desgraciadamente, hubo una, que es donde pasó el incidente, donde la resistencia era 200 veces superior, o sea, demasiado alta. Básicamente, el cobre que utilizamos para estabilizar se fundió, la conexión eléctrica se rompió (se produjo un cortocircuito) y en un cierto punto apareció un arco voltaico. Cuando en una máquina como el LHC, con la energía que llevan los imanes, se produce un arco voltaico … ya estás listo. Perdimos los dos imanes colindantes y debido a la onda de presión del helio, aquí os tenéis que imaginar que los cables están dentro de un recipiente estanco por el que circula helio superfluido (a 271 grados bajo cero). Debido al arco volatico, esta carcasa se perforó y el helio pudo pasar a la cámara de vacio y en un cierto punto, como el helio está muy frio, pasa inmediatamente a estar caliente con lo que se expande generando una onda de presión que realmente hizo mucho daño a muchos imanes.

(Paola Catapano) Entonces, lo que pasó fue la conexión eléctrica entre dos imanes, exáctamente como la que tenemos aquí, la que se fundió durante los tests eléctricos del 19 de Septiembre. En realidad, hay 20000 interconexiones de este tipo entre los imanes superconductores, todas ellas con un comportamiento nunca antes conseguido. Esto fue lo que creó la fuga de helio superfluido que dañó 53 dipolos, exactamente como estos, 53 de un total de 1232 que conforman los 27 kilómetos del acelerador LHC.

¿Cómo reaccionó el CERN y cuál es nuestro situación actual en las reparaciones? Para saber más de las reparaciones del LHC en el CERN seguid las actualizaciones mensuales en este espacio hasta el día que volvamos a tener haz”

Si el otro día anuciábamos que el último de los imanes reparados de la sección 3-4 del LHC estaba en su sitio original, el 30 de abril se produjo el último de los reemplazos de los imanes del LHC. En concreto, han sido un total de 53 imanes (bien reparados o reemplazados) los que han tenido que manipularse para arreglar los daños que produjo el accidente de septiembre de año pasado. De momento todo sigue según lo planeado y se espera poner en marcha el LHC el próximo agosto.

Steve Myers, el director de la división de aceleradores del CERN ha enfatizado que la reparación ha sido todo un desafío y que están muy cerca de tener el acelerador tal y como estaba antes del accidente, añadiendo además nuevos y más sofisticados sistemas de protección.

Desde aquí, iremos informando de los progresos…

Vía: CERN Bulletin

Hoy, 16 de abril de 2009, el último de los dipolos magnéticos reparados, tras dañarse gravemente debido al accidente del 19 de septiembre de 2008, está en su sitio original dentro del túnel del LHC. Parece que los planes se van cumpliendo…

Vía: CERN

Hace un par de semanas asistí a una charla en la que se presentó el estado actual del LHC y donde se dieron muchos detalles (la mayoría técnicos) de la avería que ocurrió el pasado 19 de septiembre. Por lo visto la cosa ha sido más seria, desde el punto de vista técnico, de lo esperado. Aunque el problema fué el que ya comentamos, un quench en uno de los imanes (efecto conocido y que pueden causar movimientos del imán, pérdidas del haz, fallos del sistema de refrigeración, etc…). Para aquellos curiosos que quieran ver dicha charla adjunto el link, aunque es bastante técnica y está en inglés. Intentaré resumir aquí lo más relevante…

Para proteger los imanes de estos quenchs el LHC posee circuitos de protección a lo largo de todo su anillo, los cuales extraen la energía almacenada en los imanes y en sus circuitos eléctricos y cortan la corriente de forma muy rápida (en menos de 1 segundo). Estos circuitos pueden absorber hasta 1 GJ. Sin embargo, las conexiones internas de los imanes no estan protegidas (debido a su baja resistividad, aprox. 0.35 nOhm) de forma individual, sino que lo están de forma global. Basándose en los datos del sistema de protección del accidente todo indica a que el problema lo causó una pequeña subida de resistividad en las conexiones internas (200 nOhm), lo que incrementó el voltage y provocó un fallo su transformador y seguidamente un escape de energía (~200 MJ) que se tradujo en un escape del Helio líquido refrigerante (concrétamente 6 toneladas). Lamentablemente, esto no puede ser verificado ya que debido a la energía liberada en forma de calor por efecto Joule (calor producido por la corriente pasando por los cables conductores, es decir, con resistencia), el metal de las conexiones simplemente se sublimó (pasó de estado sólido a gaseoso), por lo que no hay pruebas directas. Sin embargo, lo que sí se dejo claro es que este tipo de fallos son altamente improbables que se repitan y que éste constituye una avería fortuita y aleatoria.

Aparte de calor y escape de Helio, la liberación de golpe de una cantidad tan grande de energía (un sólo imán almacena una energía equivalente a la tiene un Airbus A380 a 700 km/h y el LHC tiene 1232 imanes!) provocó daños colaterales en otros imanes haciendo que éstos se desplazaran hasta 50 cm, destrozando las conexiones de unión entre ellos. No sé si os haceis una idea de cuánta energía se necesita (a mi me cuesta imaginármela), pero pensad que cada imán pesa unas 34 toneladas y mide unos 15 m y que se movieron medio metro. En fin, la avería ha puesto de manifiesto que existen puntos débiles en los sistemas de protección de los imanes que no cubren fallos poco probables o accidentes en las interconexiones internas. Si es que.. nada es perfecto.

Detalle de los daños en las conexiones entre un dipolo y un cuadripolo magnético

Al final, 50 componentes del sector 3-4 el LHC van a tener que ser sustituidos o reparados (entre ellos 39 dipolos, varios cuadripolos, etc..). Pero esto tiene que realizarse en la superficie por lo que se tienen que subir. Se espera que todos los imanes estén en la superficie antes de Navidades. Y se ha estimado que a finales de marzo de 2009 todos los imanes y componentes del sector 3-4 habrán sido sustituidos con éxito. Para ello, cerca de 100 personas están trabajando en las tareas de reparación.

Detalle de los daños en el pedestal de uno de los criostatos

La charla fué bastante amena y tuvo incluso momentos de humor. Uno de ellos fué cuando Jörg explicaba como habían quedado las conexiones del imán dañado. Como hemos dicho, debido a la ingente cantidad de energía contenida en los imanes, al producirse el quench y liberarse dicha energía en forma de calor, el metal simplemente se evaporó (pasó de estado sólido a gas). Además, cuando se quema un metal, normalmente, se producen unos residuos de color negro en los bordes chumascados. De modo que cuando abrieron el imán para inspeccionarlo, vieron que donde tenian que estar las conexiones no habia nada, es decir, había un agujero y encima lo que quedaba estaba todo negro, por lo que dijeron: “¡Vaya! ¡Ya hemos encontrado el famoso agujero negro del LHC! jejeje”

Tambien preguntaron que si se habian tomado medidas oportunas para que el mismo problema no volviera a ocurrir. La respuesta fué que se incrementarán los sistemas de protección para evitar situaciones similares pero todo basado en los circuitos que actualmente se tiene instalados, es decir, que no se rediseñará nada desde cero (ya que eso es cuestión de años de I+D). De todas formas, nunca se tendrán sistemas 100% seguros. Y es que… así es la vida! nada es perfecto! Acabó la respuesta a la pregunta con una sonrisa y diciendo: “Anyhow, if no risk no fun!” (Traducción: ¡De todas formas, sin riesgo no hay diversión!).

Respecto a si habrá colisiones en 2009, bueno, según se dijo básicamente se tienen dos planes:

• Plan A: Colisiones a baja intensidad y baja energía hacia finales de 2009 y luego actualizar el resto de los componentes del sistema de todos los sectores durante el apagón/descanso de invierno de 2009-2010.
• Plan B: Actualizar completamente todos los sistemas necesarios de todos los sectores del LHC, lo que se traduce en que no habrá haz hasta 2010.

En el caso de que se lleve a cabo el plan A, no habría colisiones hasta por lo menos septiembre de 2009, siempre y cuando todo vaya bien durante el proceso de reparación y durante las pruebas rutinarias de los imanes. Además, si al final tenemos colisiones en el 2009, la energía alcanzada no será de 14 TeV (7 TeV por haz), ni siquiera de 10 TeV, aunque lo que sí se tiene claro es que será al menos superior a la de Tevatrón (1.8 TeV en centro de masas) por razones de competencia y rivalidad “sana” entre los físicos europeos y los norte-americanos.

Por otro lado, si se sigue el plan B, más conservador, y se actualizan todos los sectores del LHC, esto llevará mucho tiempo ya que entre otras cosas habrá que poner a temperatura ambiente todo el anillo, con lo que esto cuesta en dinero y en tiempo (que a veces vale más que el dinero).

Por lo que sé, se intentará seguir el plan A aunque no hay nada decidido y no será hasta una reunión que tendrá lugar en febrero de 2009 (LHC machine workshop) cuando se tome una decisión sobre la agenda que tendrá el LHC para el 2009 y los próximos años.

Para acabar os dejo unas fotos del transporte de uno de los imanes dañados del sector 3-4 a la superficie para su reparación: fotos y un vídeo de dicha reparación: vídeo.

Ayer, salió en la BBC News la noticia de que el LHC no se pondrá de nuevo en marcha hasta verano de 2009 y hoy me han reenviado la noticia de elmundo.es donde también lo cuentan (más o menos) a la vez que echan la culpa a las prisas del director del CERN en poner el LHC en marcha. Pero si el accidente (o avería) sucedió en el periodo de pruebas del acelerador! Durante las pruebas! Prisas? no se, no comparto sus afirmaciones…

Desde la semana pasada ya se rumoreaba esta noticia a la hora del café, hasta que esta semana el portavoz del CERN, James Gillies, ha comentado de manera oficial que siendo realistas y si todo va bien la reparación de los imanes dañados se completará sobre mayo o junio del año que viene y que será sobre el próximo verano cuando se pondrá de nuevo en marcha el LHC.

El sector dañado ya está praticamente a temperatura ambiente (ver temperatura del sector 3-4), por lo que en breve empezará la revisión y evaluación de los daños in situ. Después habrá que subir los imanes dañados para reemplazarlos por unos nuevos o repararlos (tarea bastante costosa, en dinero y en tiempo). De modo que con suerte, el último imán de reemplazo se bajaría en mayo y como ya se ha comentado en otras entradas de este blog, luego habría que añadir entre 4 y 6 semanas más para enfriar el sector hasta casi el cero absoluto, más algo más de tiempo en hacer las pruebas oportunas.

El pasado viernes 19 de septiembre, se produjo un fallo en unos imanes superconductores de uno de los sectores del LHC, que aunque no es grave retrasará el inicio de las colisiones del LHC como mínimo dos meses debido al laborioso proceso que se tiene que realizar para repararlos.

Efectivamente, esto supone un grave retraso para el LHC, pero sobretodo para los físicos que llevamos muchos años trabajando y esperando para verlo funcionar y que tenemos ganas de ver los primeros resultados del experimento.

Fué durante el proceso de puesta a punto del último sector del anillo del LHC (sector 34) y sin que circulara ningún haz por el acelerador, cuando ocurrió un escape de helio en el túnel (situado a unos 100 metros bajo tierra). Todo indica a que el problema lo causó un fallo en una conexión eléctrica entre dos imanes superconductores, la cual probablemente se fundió (ya que por dichos imanes circula mucha corriente) por un fallo mecánico.

Desdes el punto de vista técnico, este problema es conocido como el nombre de quench, el cual consiste en que alguna parte del cable superconductor dentro del imán, de repente, se vuelve “normal” (por algún motivo) y por lo tanto pierde su propiedad de superconductor. Al volverse “normal”, como todo cable normal, tiene una cierta resistencia al paso de corriente, pero al tener que soportar gran cantidad de corriente, se genera mucho calor, que causa la perdida de la superconductividad total del imán. Seguidamente, el helio líquido que refrigera el sistema empieza a hervir rápidamente, creando grandes presiones asimétricas dentro del criostato del imán, lo que provoca mucha tensión mecánica y poco después un escape.

Por supuesto, se han iniciado una investigación para determinar y precisar las causas de la avería. El principal problema para los científicos que esperamos recoger los datos que producirá el LHC es que para poder examinar y reparar los imanes superconductores dañados, éstos tienen que dejarse de enfriar (recordar que trabajan a un temperatura de -271,25 ºC, ya que es cuando se alcanza la superconductividad), es decir, que se tienen que poner a temperatura normal, lo que lleva mucho tiempo. Luego repararlos y después se tiene que volver a enfriar toda la máquina. Esto impica que el LHC se mantendrá apagado como mínimo dos meses. En este sentido, el LHC es como la estación espacial, en la que cualquier problema o avería, por tonta o simple que sea de reparar es sumamente tediosa. Si fueran imanes normales, las reparaciones llevarían unos días.

Por ultimo, matizar que obviamente solo hubo daños materiales, ya que durante el funcionamiento del acelerador no hay nadie en el túnel del LHC, ni en las cavernas donde están situados los experimentos.

Por su parte, los experimentos seguirán recogiendo datos de rayos cósmicos para su calibración y puesta a punto, como se ha explicado en varias entradas.