grandes instalaciones internacionales
Futuros Aceleradores
A finales del año 2009 ha entrado en funcionamiento el colisionador hadrónico LHC (Large Hadron Collider) en el CERN.

Particulas

Objetivos

Su puesta en marcha significa un esfuerzo sin precedentes en tecnología, magnitud y, sobre todo, en tenacidad en el campo de la física de partículas. Sin embargo, el LHC, al ser un acelerador hadrónico, será ideal para realizar descubrimientos, pero posiblemente no tan eficaz para realizar medidas de precisión que nos permitan entender de manera no ambigua los mecanismos que rigen la dinámica fundamental en la estructura de la materia, que ponga al descubierto.

La experiencia acumulada en el campo de la física de altas energías demuestra que es el uso combinado y complementario de diferentes tipos de aceleradores lo que nos permite avanzar de manera sólida en el conocimiento de la física de partículas, en concreto aceleradores electrón – positrón (e+e-) y hadrónicos.

Dado que las escalas temporales necesarias para construir nuevos aceleradores y su posterior explotación son muy largas (20-30 años), es necesario plantear cómo deben ser los futuros aceleradores que sucedan al LHC. Por todo ello, la comunidad científica internacional se ha instrumentalizado desde hace varios años para poner en marcha un programa de actividades de I+D en tecnologías de aceleradores y de detección a muy altas energías, que permitan satisfacer los nuevos objetivos que, eventualmente, se susciten a partir de los resultados del LHC.

Marco internacional

Internacional, cubriendo todas las regiones del planeta (Europa, Asia y América), con una comunidad científica que abarca los campos de física de aceleradores, física de detectores experimentales y física teórica de partículas.

Participación española

Más de 30 centros a nivel nacional, como son:

  • Instituto de Física de Cantabria (IFCA)
  • Instituto de Física Corpuscular (IFIC)
  • Centro Nacional de Microelectrónica- Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB)
  • Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)
  • Instituto de Física de Altas Energías (IFAE)
  • Centro Nacional de Aceleradores (CNA)
  • Instituto de la Estructura de la Materia (IEM)
  • Instituto de Física Teórica (IFT)
  • Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE)
  • Universidad de Alcalá de Henares
  • Universidad Autónoma de Barcelona
  • Universidad Autónoma de Madrid
  • Universidad de Barcelona
  • Universidad de Cantabria
  • Universidad Complutense de Madrid
  • Universidad de Granada
  • Universidad de Oviedo
  • Universidad Politécnica de Cataluña
  • Universidad Ramón Llull
  • Universidad de Santiago de Compostela
  • Universidad de Valencia
  • Universidad de Zaragoza

Varios Grupos experimentales españoles, incluidos grupos del CSIC, están realizando actividades y estudios para los futuros aceleradores lineales, el ILC en particular, así como CLIC y las súper factorías de B.

Los grupos del CSIC con mayor implicación son: IFCA, IFIC, IFAE, CNM-IMB, CNA e IEM

Interés científico/tecnológico para los centros del csic

Los avances en muchas disciplinas científicas y en particular en la Física de Altas Energías no podrán concebirse sin la contribución de los grandes aceleradores. La participación en el desarrollo de los futuros aceleradores y detectores permitirá a nuestros investigadores seguir en la línea de cabeza en la búsqueda de las claves que rigen el comportamiento de la materia y la evolución del Universo. Además, el sector de Física de Partículas representa un mercado en expansión para el desarrollo e innovación tecnológica, al situarse en la línea frontal de muchos desarrollos de alta tecnología, en campos tan diversos como la superconductividad, criogenia, ultra alto vacio, sensores, control, electrónica de potencia, infraestructuras, cómputo distribuido,…

El objetivo del eje será estudiar y promover acciones que estimule actuaciones de los grupos de I+D y sector industrial español que les posicione en una posición de liderazgo en el diseño y desarrollo de la instrumentación de las futuras instalaciones que cuenten con aceleradores de partículas, así como el mantenimiento de los componentes.

Además es importante situarse en una posición de liderazgo de la explotación de las instalaciones y de sus resultados científicos, por lo que es importante la participación, tanto de los físicos experimentales, con experiencia en instrumentación, como los físicos teóricos-fenomenólogos y los especialistas en desarrollo de software de tratamiento y análisis de datos.

Las empresas podrán actuar, además de contratistas de las grandes organizaciones nacionales e internacionales, desarrollando nuevas tecnologías, en las diferentes etapas de estudios de viabilidad, proyectos de investigación industrial y desarrollo de prototipos. Asimismo se espera que dichas tecnologías sean transferibles a otros sectores industriales.

Hay importantes sectores empresariales nacionales con los que se colabora habitualmente en el desarrollo de instrumentación, como es el caso del sector aeroespacial, componentes mecánicas, electrónica de control, máquina-herramienta o ingeniería civil.

Sede

Los proyectos de futuros aceleradores, a escala mundial, se enmarcan en el contexto del International Committee for Future Accelerators (ICFA). La sede de los diferentes aceleradores y sus correspondientes detectores, citados, ha sido indicada arriba: en el caso del ILC y CLIC se definirá en los próximos años.

Calendario

  • Super Large Hadron Collider (SLHC, en el CERN-Ginebra): Aumento de luminosidad del LHC. Durante los últimos años se ha discutido la posibilidad de una actualización del LHC, denominada Súper LHC (SLHC), en términos de luminosidad, como una extensión del programa de física del LHC. Una actualización de este tipo aumentaría la capacidad de estudios de precisión del LHC y requeriría mejoras en los detectores que, a día de hoy, supone retos tecnológicos. Los planes asumen que las modificaciones necesarias, tanto en el acelerador como en los detectores, se realicen de forma que la toma de datos en las nuevas condiciones empezase alrededor de 2016-2018.
  • International Linear Collider (ILC, ubicación por decidir): Colisionador lineal e+e- a una energía en centro de masas de 500 GeV, con la posibilidad de aumentar a 1 TeV. El ILC tendrá unos 35 km de longitud y su ubicación deberá ser definida dentro de un contexto mundial (2014-2015). El ILC sería el primer acelerador global, cuyos costes/oportunidades de construcción (en torno a 4.000 millones de euros para la tecnología, 1.500 millones más para el trabajo de instalación y el trabajo de 13.000 personas/año) serían compartidos entre las regiones de Europa, Asia y América. Su construcción podría empezar hacia comienzos de la segunda mitad de la década de 2010 y su funcionamiento a pleno rendimiento se produciría durante la década de 2020.
  • Compact Linear Collider (CLIC, en el CERN-Ginebra): Colisionador lineal e+e- a una energía en centro de masas de hasta 3 TeV. Actualmente se encuentra en la fase de demostración de la viabilidad de la tecnología. Existe una colaboración muy fuerte entre los grupos de I+D de detectores y aceleradores de las dos comunidades ILC y CLIC. El lugar de instalación, en caso de aprobación, se estima que se produciría hacia 2016, procediéndose a la construcción y funcionamiento hacia la segunda mitad de la década de 2020.
  • Factorías de hadrones B, SuperB (Japón, Italia): Aceleradores de muy alta luminosidad a la energía umbral del sabor del quark b y, eventualmente, también del quark c y el leptón τ. Basándose en las factorías de B actuales, la comunidad internacional está desarrollando dos proyectos: SuperKEKB (y su correspondiente detector, Belle-II) en Japón y SuperB (y su correspondiente detector, del mismo nombre) en Italia. En ambos casos se trata de proyectos nuevos, aunque con un elevado reciclado de elementos de los colisionadores KEKB y PEP-II, respectivamente, y de sus detectores (Belle y BaBar). Además, hay un cambio de localización: de SLAC en EE. UU. a Frascati- Tor Vergata en Italia. Aunque existe incertidumbre sobre las fechas previstas de inicio de la toma de datos, se manejan los años 2013 y 2016, respectivamente. 

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