Cuando solo tenía 14 meses, los padres de José Miguel Jiménez Carvajal (él era colaborador, ella profesora) se llevaron a su hijo a vivir a África. La infancia de Jiménez Carvajal, a quien define como «Tarzán», se educó en escuelas de lengua francesa en África y luego en universidades francesas. A los 26 años se unió al CERN, donde comenzó a trabajar como parte del Grupo Vacío, encargado de mejorar el LEP (Large Collider of Protons and Electrons). Veinte años después, el doctor en física aplicada y de superficies es jefe del departamento…
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preguntar. Diste una charla sobre el vacío en el festival Gravite hace unos días, y ahí empezaste. ¿Por qué es importante el vacío?
respuesta. El vacío es un concepto fascinante. Es una de las técnicas físicas centrales de cualquier instrumento científico, porque para cualquier experimento con partículas en movimiento, el vacío es esencial para evitar interacciones residuales de estas partículas con otras moléculas. En circunstancias normales, un protón o un electrón no pueden moverse más de unas pocas micras sin chocar con algo. Más allá de esas micras, las especificaciones del LHC son que los protones deben viajar a la velocidad de la luz durante 1.000 horas sin colisionar. Esto nos obliga a buscar un vacío reduciendo la presión a 15 órdenes de magnitud por debajo de la presión atmosférica. Sin vacío, el colisionador, la infraestructura orbital gravitacional y el detector de antimateria AMS instalado en la Estación Internacional no funcionarían, solo por nombrar algunos. Los grandes instrumentos científicos requieren un vacío. No necesitamos nada para aislar lo que queremos ver.
P: ¿Cómo llegaste al CERN?
R. Nací en Atarfe y con pocos meses mi padre se fue a África como voluntario. Cuando tenía poco más de un año, dejé Granada y me fui a África con mi familia. Tuve una infancia muy interesante. Estudio español con mi madre, que es profesora.Más tarde, estudié en una escuela grande. [Gran Escuela, universidades francesas de muy alto nivel] Completé mi doctorado en el Comisariado de Energía Atómica de París. Cuando estaba hablando en una conferencia sobre aceleradores en EE. UU., trabajaba para una empresa privada y alguien del CERN se me acercó y me invitó a ir allí. Era 1994 y todavía me divierto.
P: No siempre eres el jefe. ¿Cuál fue tu primer papel?
R. Todos entramos en una determinada operación como ingenieros. En mi caso, en el grupo vacío. Hice esto durante casi 15 años y participé en la mejora de la energía del Gran Colisionador de Positrones LEP. Cuando lo detuvimos en 2000, yo estaba involucrado en la construcción e instalación de su sucesor, el Gran Colisionador de Hadrones, donde ya era jefe de departamento de un equipo de 20 o 30 personas. En 2008 fui nombrado jefe de grupo con 80 personas a cargo, y desde 2014 soy jefe del departamento técnico del CERN, responsable de toda la infraestructura y tecnología del centro. Es un departamento sólido con alrededor de 600 profesionales y un presupuesto operativo y de proyectos anual de algo más de 100 millones de euros.
P: ¿Cuál es el papel del departamento técnico del CERN?
R. Seguridad, mantenimiento, mejoras, nuevos proyectos… nos involucramos. La seguridad del dispositivo es muy importante. Un ejemplo: un haz de protones es una cadena de 2800 paquetes, cada uno con 1,2 a 1,7 veces la densidad de 10 11 protones. Esta energía equivale a fundir 700 kilogramos de cobre en un solo impacto. Otra analogía que no me gusta mucho es que la energía del rayo equivale a 10 kilogramos de nitroglicerina. Así que tenemos que asegurarnos de que el rayo viaje por donde tiene que viajar. Si hay alguna avería, tenemos que arreglarla en tres vueltas, es decir, 330 microsegundos. En aquel entonces, teníamos que detectar anomalías y sacar el haz de la máquina para mantener el control total. Puede imaginar la cantidad de sistemas automatizados que tuvimos que analizar y solucionar. Entre otras cosas, esta es una de nuestras responsabilidades, a saber, la seguridad.
Pregunta: Tres vueltas de 27 kilómetros son 81 kilómetros y se tardan 330 microsegundos. Los números son inimaginables.
R. Sí, casi a la velocidad de la luz. Otra magnitud interesante son los imanes superconductores del Gran Colisionador de Hadrones. Son acumuladores que, al no ofrecer resistencia, consiguen aumentar la corriente equivalente a un Airbus 380 volando a 700 kilómetros por hora. Si hay un cortocircuito en algún lugar dentro de los 27 kilómetros, tenemos que extraer esa energía en menos de 20 segundos. Es como tomar ese Airbus y abandonarlo en la pista de un portaaviones. Estos sistemas de protección son también nuestras capacidades.
P: ¿Qué tan compatibles son la investigación, el mantenimiento y las mejoras del LHC?
R. Operamos ocho o nueve meses al año y cerramos en el invierno por dos razones: la primera son los costos de energía.Esta zona es muy fría en invierno. [El CERN está situado en la zona limítrofe entre Francia y Suiza, en ambos países], la energía se disparó y el costo fue muy alto. En segundo lugar, tenemos que parar para el mantenimiento de la seguridad, que es otra de nuestras responsabilidades. Hacemos inspecciones como en cualquier edificio: tenemos un túnel de 100 metros bajo tierra, y los ascensores que llevan gente allí tienen que ser inspeccionados y mantenidos todos los años. Lo mismo ocurre con los sistemas de detección de incendios, los compresores criogénicos o todo lo relacionado con la seguridad de las instalaciones. Por ejemplo, los sistemas de ventilación son importantes porque deben renovar 36.000 metros cúbicos de aire por hora. Además de estas operaciones estándar, cada cuatro o cinco años nos sometemos a una parada importante para recalentar parte o la totalidad del LHC y realizar actualizaciones planificadas. Los imanes intermedios han estado fuera de servicio durante al menos dos años, lo que nos obligó a sobrecalentar 35 000 toneladas de imanes superconductores, lo que requiere tiempo y un presupuesto elevado.
P. ¿Cuál es el rango de temperatura en el que se opera o se mantiene el LHC?
R: Los imanes funcionan a 1,9 Kelvin, o -271,25 grados Celsius, la temperatura del helio superfluido. Para su mantenimiento y mejora necesitamos mantenerlos a 20 grados centígrados. Llevó casi tres semanas subirlos de -271 a 20. Ya que estamos hablando de costos de energía, el uso de imanes superconductores en el LHC es precisamente para aumentar el campo magnético y, lo más importante, reducir los costos de energía de la máquina. LHC consume un poco menos que LEP, proporcionando un mayor rendimiento.
P: Es extraño que una agencia como el CERN no se haya olvidado de los precios de la energía.
Respuesta: En absoluto. En circunstancias normales, nuestra factura anual de electricidad es de poco más de 60 millones de euros. Podemos imaginarnos la cantidad de la que estamos hablando ahora, sabiendo cómo ha aumentado. Como infraestructura considerada estratégica por la comunidad científica francesa, país que tiene casi todo el LHC, tuvimos un trato preferencial, pero seguía siendo un problema, un error.
P: El descubrimiento del bosón de Higgs es probablemente su momento más publicitado, ¿qué sigue?
A. Los bosones son realmente [duda, sonríe y busca la palabra con cuidado] Único en nuestra comunidad. Ciertamente identifica el modelo de la relatividad estándar como modelo de referencia. Sin embargo, algunos argumentan que si no lo hubiéramos encontrado, tendríamos más perspectiva en física, ya que se habrían abierto diferentes puertas. De todos modos, no soy un experto en física de partículas, pero creo que todavía queda mucho terreno teórico por probar en el modelo estándar. Por ejemplo, si el bosón de Higgs es una sola partícula o tiene variaciones. Sé que mis colegas físicos están tratando de usar la actualización del detector de 2026 a 2028 para abrir las capacidades de detección de nuestra tecnología y ver cosas que aún no hemos visto con mucha precisión. Hablo de materia oscura, simetrías entre materia y antimateria, etc. Por otro lado, desde fuera de la comunidad y expertos teóricos, me parece que será un paso fundamental que todas estas comunidades comiencen a cooperar cada vez más: la cosmología, las ondas gravitacionales, la física de altas energías multiplicarán sus resultados. Si aumentan el esfuerzo.
Ahora estamos muy involucrados en la tecnología del Gran Colisionador de Hadrones de Alta Luminosidad, que es el siguiente paso para el LHC. Como un gran instrumento científico, después de más de 10 años de funcionamiento, necesita algunas mejoras para aumentar sus capacidades. Por un lado, el acelerador producirá más luminosidad, es decir, más colisiones en el experimento, por otro lado, mejoraremos la capacidad del detector para detectar eventos físicos. Este proyecto de alta luminosidad supondrá la sustitución del actual LHC de dos kilómetros por otros dos LHC de nueva generación, así como la actualización completa de los detectores de partículas ATLAS y CMS, que son dos de los componentes.
P: Sabemos que el CERN es una infraestructura ultramoderna para encontrar los principios fundamentales de la disciplina, pero ¿no es realmente una institución que nació poco después de la Segunda Guerra Mundial?
Respuesta: Sí. Fue creado en 1954 bajo el paraguas de la UNESCO con dos objetivos principales. Uno, para evitar que los científicos europeos viajen a los EE. UU., que es la ruta habitual para la mayoría, o al Bloque del Este, en el que también han estado. La segunda ambición, y quizás la más noble, es crear un espacio donde todos los científicos europeos puedan colaborar hacia un objetivo común. Una especie de Erasmus de posguerra. Se trata de construir mecanismos para que físicos de diferentes universidades puedan hablar, trabajar y medirse. No nos engañamos pensando que fomentamos mucha «competencia», una especie de contracción entre la cooperación y la competencia. Desde entonces, se ha ido expandiendo con diferentes países y es una de las pocas organizaciones intergubernamentales que existen. El CERN pertenece a sus 23 estados miembros, uno de los cuales es España, más países asociados.
P: El objetivo central del CERN es la física de partículas fundamentales. Pero no todo es una colisión de protones. También trabajan en física médica, electrónica e informática.
R. El CERN tiene dos modos de operación. Primero, las propias operaciones de la agencia, la mayor parte de lo que hacemos es operar aceleradores y detectores. [nueve experimentos/infraestructuras que analizan las partículas resultantes de las colisiones] Lo más importante es desarrollar tecnología. Eso es más de la mitad de nuestras 3.000 personas. El segundo es dar la bienvenida a científicos de todo el mundo para que utilicen la infraestructura y operen los detectores. Nuestra tarea es asegurar la disponibilidad de la infraestructura, y son los usuarios externos quienes realmente realizan las operaciones físicas. Somos los dueños de los medios y los proveedores de los rayos y golpes, y ellos los usan. Como puede verse, tenemos menos de 50 físicos teóricos en plantilla. En cambio, contamos con una masa crítica que nos permite desarrollar de manera efectiva aplicaciones y tecnologías que luego pueden aplicarse de manera efectiva a otros campos, ya sea médico, electrónico, etc. Por ejemplo, tenemos una línea muy interesante de tratamiento del cáncer, una línea que utiliza radioisótopos novedosos que pueden combinar imágenes con radioterapia localizada. Debido a la fluorescencia y energía del radioisótopo, esta técnica nos permite inyectar el líquido radiactivo exactamente en el punto del tumor que estamos buscando. La luz que emite nos permite saber exactamente dónde y cuánto se ha depositado el agente terapéutico. Obviamente, estas cosas fueron derivadas, desarrollos más obvios de la web en ese momento.
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