¿Qué es el CERN y qué se hace allí?

•15 marzo 2010 • 1 comentario

El CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) es el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Está situado en la frontera franco-suiza, muy cerca de la ciudad de Ginebra. Fue fundado en 1954 por 12 países europeos, pero hoy en día, 20 Estados Miembros (entre los que se encuentra nuestro país) financian directamente este gran centro de investigación. El complejo acoge a científicos procedentes de todos los rincones de la tierra, constituyendo un auténtico modelo de cooperación internacional al servicio de un fin común: incrementar nuestro conocimiento acerca del universo del que formamos parte,  sumergiéndonos en el estudio de nuestros constituyentes más íntimos y diminutos, las partículas elementales.

Así, eminentes teóricos desarrollan aquí nuevas ideas y teorías acerca de todo lo que nos rodea, multitud de físicos, ingenieros y técnicos diseñan y construyen la gigantesca maquinaria, gracias a la cual los investigadores experimentales pueden contrastar los modelos y desarrollos teóricos.

¿Pero qué se hace en este gran laboratorio?

Básicamente, en el CERN se aceleran partículas a velocidades muy próximas a la velocidad de la luz y se hacen colisionar en el interior de un detector para estudiar así sus interacciones, consiguiendo densidades de energía y temperaturas similares a los primeros instantes de nuestro universo primitivo (10-25 s después del Big Bang). A grandes rasgos, esta ingente obra de ingeniería se compone fundamentalmente de una sucesión de aceleradores que incrementan la energía de las partículas (llamados LINAC 2, Booster, PS, SPS y LHC) y cuatro grandes detectores que registran y analizan las partículas creadas tras las colisiones: ALICE, CMS, ATLAS y LHCb.

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Rap del CERN en español

•15 marzo 2010 • Dejar un comentario

Por fin, el rap del CERN con subtítulos en español.

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Gracias al IES Antonio Mª Calero por hacer accesible su contenido a todos nuestros alumnos.

Rodin y Peter Ginter: la fusión del arte, la ciencia y la tecnología en las calles de Zaragoza

•14 marzo 2010 • Dejar un comentario

Zaragoza está de suerte, la ciudad alberga estos días dos exposiciones artísticas que embellecen e inspiran sus calles, dos exposiciones que no sólo coexisten en un mismo espacio urbano, sino que además se complementan y se alimentan: Auguste Rodin en Zaragoza Arte en la Calle y El CERN a través de los ojos de Peter Ginter: La visión de un poeta.

Ambas exposiciones comparten la misión de acercar a los ciudadanos las obras de arte y permitirles así penetrar en su esencia. Al subir desde el Ebro hasta la plaza del Pilar, para encaminarnos hacia la calle Alfonso, nos topamos con el Pensador de Rodin. El hombre en su esencia misma, un gigante en interrogación pura, reflexionando profundamente, sumido en las elucubraciones de su mente. El escenario que rompe su figura (sea la Torre de la Seo o el Pilar) parece modificar el semblante del pensador.

Rodeando luego a los burgueses de Calais, podemos experimentar en sinuosas tres dimensiones dignidad, determinación, angustia, tristeza, templanza, nobleza … Sentimientos humanos en comportamientos heroicos, y de nuevo en ellos escondida la duda…

Seguimos nuestro viaje hacia el Paseo de la Independencia, donde Peter Ginter continúa exaltando la grandeza del hombre y nos adentra a los límites del conocimiento y de la Tecnología, el Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Una de las obras de ingeniería más impresionantes de la humanidad, en la que han asociado sus esfuerzos científicos, ingenieros y operarios de todos los rincones del planeta. Juntos y unidos para hallar las respuestas que han ensombrecido la mente de los hombres de todas las épocas:  ¿de dónde venimos?, ¿hacia donde nos dirigimos?.

El autor no sólo ha sabido captar la belleza del propósito, también ha sabido fundir el arte y la tecnología, el arte y los límites del conocimiento puro. Así no sólo se recrea en la belleza y grandiosidad de la maquinaria de los aceleradores y detectores, que parecen cobrar vida a través de su objetivo , sino que también nos transmite las luces y las sombras que reflejan las mentes de las personas que participan en el proyecto.

La exposición de Rodin lleva ya más de un mes fundiéndose con la calle Alfonso y todavía nos acompañará hasta el 25 de este mes de marzo.

La colección fotográfica de Peter Ginter se podrá visitar tan sólo hasta el próximo día 23. Disfruta la oportunidad que te brinda tu ciudad, pasea a través de ella y deja que tu mente repose en la contemplación de la belleza.

La esencia de la materia: una historia de fermiones y bosones

•26 agosto 2009 • 8 comentarios

¿De qué está hecho nuestro universo?.  Esta pregunta ha acompañado al hombre desde sus orígenes, pues conocer nuestra esencia íntima, desvelar quiénes somos, es uno de los grandes enigmas que todavía nos esforzamos en resolver.

En nuestro viaje al interior de nosotros mismos, hemos descubierto que somos organismos vivos, agrupaciones de células que están compuestas de moléculas, quienes a su vez están formadas por átomos. Y hemos aprendido que estos átomos se componen de un núcleo (que contiene protones y neutrones) rodeado por una nube de electrones.

Esto es lo que aprendemos en colegios e institutos: los ladrillos básicos de nuestro universo son los protones, los neutrones y los electrones.

Pero de vez en cuando, oímos noticias en la prensa que hablan de nuevos descubrimientos en física de partículas, que nos revelan la existencia de una auténtica fauna de extrañas partículas con nombres chocantes, que no sabemos donde encajan en el modelo que hemos estudiado.

Vamos a intentar explicar muy brevemente, cómo se organizan todas esas partículas, y cuáles son las que por ahora parecen ser los ladrillos fundamentales. La teoría física que explica este puzzle y cómo las partículas interaccionan es el Modelo Estándar. Según esta teoría existen dos tipos de partículas elementales: los fermiones y los bosones. El modelo explica las fuerzas entre dos partículas (fermiones) como resultado de un intercambio de partículas mediadoras (bosones).

1. Los fermiones

fermionesEstán asociados con la idea que tenemos de materia. Obedecen la estadística de Fermi-Dirac. Cumplen el principio de exclusión de Pauli (dos fermiones no pueden ocupar el mismo estado cuántico a la vez). Tienen espín semientero. Cada fermión posee su propio anti-fermión.

Hay 12 fermiones diferentes: 6 son quarks y 6 son leptones.

Los fermiones se agrupan en tres familias o tres generaciones: cada uno consistente en una pareja de quarks y una pareja de leptones.

1.1. Los quarks

proton_thyerLos quarks son portadores de carga de color y por ello interaccionan con la llamada fuerza fuerte. También poseen carga eléctrica e isospín débil, por lo que también interaccionan con la fuerza electromagnética y la fuerza débil. Hay 6 tipos de quarks llamados up, down, charm, strange, top and bottom (o beauty).

La fuerza fuerte les confina de forma que se encuentran siempre agrupados formando compuestos sin carga de color: los hadrones. Éstos pueden estar constituidos por 3 quarks (y se llaman entonces bariones) o por una pareja de quark y antiquark (los mesones, que en realidad son bosones). Nuestros bien conocidos protones y neutrones son un tipo de bariones, y están por tanto compuestos por 3 quarks.

1.2. Los leptones

Los leptones no tienen carga de color, por lo que no interaccionan con la fuerza fuerte. A este grupo pertenecen el electrón, el muón y el tau, además de los neutrinos que cada uno lleva asociado, el neutrino electrónico, el muónico y el tauónico.

El electrón, el muón y el tau tienen carga eléctrica e interaccionan con la fuerza electromagnética y la fuerza débil. Los neutrinos no tienen carga eléctrica, por lo que sólo interaccionan con la fuerza débil, una de las razones por las que son difíciles de detectar.

 

 2. Los bosones

bosonesObedecen la estadística de Bose-Einstein. Tienen espín entero y no siguen el principio de exclusión de Pauli. Cinco de ellos son elementales: los 4 bosones gauge (que son portadores de fuerza) y el bosón de Higgs. Otros son bosones compuestos como los mesones.

Entre los bosones gauge encontramos a los fotones (portadores de la fuerza electromagnética), los gluones (portadores de la fuerza fuerte) y los bosones W+, W- y Z (portadores de la fuerza débil).

Además está teorizada la existencia del bosón de Higgs (de espín cero), que es una partícula elemental que explicaría el origen de la masa de las partículas elementales. Es la única partícula del Modelo Estándar de la que no hay todavía evidencia experimental. El gran colisionador de hadrones (LHC) del CERN espera descubrir pronto a este escurridizo bosón.

Hadrón, leptón, muón, barión, fermión …. ¡Vaya lío!. No te desanimes con tan variada fauna, sólo quería presentarte a sus principales componentes, así podrás identificarlos en sus grupos cuando oigas hablar de ellos y hacerte una idea de sus propiedades y de cómo interaccionan. Escucharás muchos más nombres raros llamados con letras griegas (lambda, sigma, delta …), no te alarmes, muy probablemente serán tipos de hadrones.

Quédate con esto: Por lo que conocemos hasta ahora, los ladrillos fundamentales de nuestro universo son los quarks, los leptones y los bosones portadores de fuerza.

Y ahora con más confianza, descubre este mundo tan variado, una danza cósmica de creación y destrucción, de interacción, siempre en movimiento, ¡un verdadero desafío a nuestra imaginación!.

CERN: HST2009 una experiencia inolvidable

•23 julio 2009 • 1 comentario

IMG_0845 [320x200]Estoy en mi casa, frente al ordenador, intentando encontrar las palabras que definan cómo ha sido este curso en el CERN. Y sólo me vienen epítetos como EXTRAORDINARIO, GENIAL, IRREPETIBLE, … Ha sido una de las experiencias más maravillosas e intensas de mi vida.

El CERN se ha desvivido con nosotros y nos ha proporcionado un magnífico curso de formación para el profesorado. Un curso completísimo en lo profesional y en lo personal.

Hemos aprendido muchísimo sobre física de partículas, cosmología, aplicaciones de la antimateria, aceleradores, detectores, ..

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Hemos tenido la oportunidad de visitar la mayor parte de las instalaciones del CERN: aceleradores (como el LINAC 2 o el PS), detectores (como el LHCb, el ATLAS o el CMS), la “fábrica” de antimateria (AD), el Centro de Computación, e incluso el mismísimo Centro de Control del CERN (CCC).

Hemos conocido diferentes formas de abordar la enseñanza de la física moderna, y hemos aprendido multitud de estrategias docentes que esperamos aplicar directamente en nuestras aulas.

francesco_weinberg[320x200]Hemos visto y conocido a laureados premios nóbel, como Steven Weinberg, uno de los científicos que contribuyó a unificar  la fuerza electromagnética y la fuerza nuclear débil. Hemos comido con famosos físicos de reconocido talento divulgador como Frank Close (autor de La Cebolla Cósmica y Antimateria). Nos hemos cruzado, como quien no quiere la cosa, con Edward Witten, uno de los físicos más brillantes del panorama actual, adalid de la Teoría de Cuerdas … Y hasta hemos compartido una cena con John Ellis (eminente físico teórico conocido por sus aportaciones en supersimetría, teorías de unificación,….)

Multitud de científicos e ingenieros del CERN se han implicado en nuestra formación y nos han contado de manera entusiasta en qué trabajan, qué retos tienen, y cuáles son las respuestas que esperan encontrar cuando se ponga en marcha el LHC (el gran colisionador de hadrones).

Hemos asistido a una conferencia del director del CERN, Rolf Heuer, en la que se analizaban las causas de la avería del pasado mes de septiembre en el LHC, y en la que se informaba acerca de los trabajos de reparación en el sector dañado.

pablo_training_center [320x200]Hasta el propio Director del LHC (Lyn Evans) y el mismísimo Rolf Heuer, han encontrado tiempo para venir a charlar con nosotros y se han esforzado en transmitirnos muchos apuntes valiosos acerca de su experiencia.

Una de las facetas más interesantes del curso ha sido el contacto entre colegas venidos desde todos los rincones del mundo. Formábamos el grupo 39 profesores de 23 nacionalidades diferentes. Había representantes de los 5 continentes, una magnífica oportunidad para el intercambio cultural. Hemos aprendido cómo es la enseñanza de la física en multitud de países del mundo. Y esto nos ha hecho reflexionar mucho sobre las fortalezas y debilidades de nuestro propio sistema.

DSC_0115Hemos trabajado en equipos de trabajo, intentando aportar con nuestro esfuerzo un pequeño grano de arena al espíritu CERN, y esto nos ha permitido estrechar aún más los lazos entre diferentes países y entre diferentes culturas. Ha sido sin duda una experiencia inolvidable.

Aconsejo a todos mis compañeros docentes que participen en futuras ediciones del programa. Y animo sobre todo a mis alumnos, ENTRAD Y ADENTRAROS EN LA FÍSICA MODERNA, ¡es apasionante!. El CERN os ofrece multitud de oportunidades no sólo en Física, sino en otras ramas como Ingeniería, Informática, Medicina, …Hay multitud de becas, cursos de verano, y posibilidades de formación…..Venid y conoced de primera mano, cómo se trabaja aquí, con qué entusiasmo, con qué espíritu colaborador ….

1246986422_resized [360x270]Y sólo puedo acabar agradeciendo de todo corazón a Mick Storr, Rolf Landua, Maureen Prola-Tessaur y a todo el CERN, que nos hayan brindado esta magnifica oportunidad de conocerles. En mi memoria, guardaré siempre un rincón muy especial para todos mis compañeros del HST2009 (entre los que incluyo a Grond, Therry y Sascha), con quienes he compartido intensamente estas últimas tres semanas, y a quienes ya echo mucho de menos ….

CERN: Primeras impresiones

•3 julio 2009 • Dejar un comentario

Sí, aquí estoy en el CERN, el centro de investigación en física de partículas más grande del mundo. El lugar donde se investiga sobre el origen del universo, sobre la estructura íntima de la materia, donde se crea antimateria ….

Y la primera impresión al llegar aquí ha sido un poco contradictoria, pues no parece estar uno en el corazón científico-tecnológico de la humanidad, el lugar donde nació la World Wide Web.

physicist_bureauLargos pasillos donde uno tras otro se alinean los despachos de los físicos teóricos, parecen teñidos de un cierto color sepia. En su interior montañas de papeles en algunas mesas, pizarras de tiza rebosantes de ecuaciones, como si el tiempo se hubiera detenido …. Los ordenadores portátiles parecen ser los únicos vestigios del presente actual.

Pero cuando uno se adentra en las entrañas de la Tierra, a 100 metros de profundidad, al interior del gran colisionador de hadrones (el LHC) todo cambia. LHCbIngeniería de última generación para crear ese inmenso anillo donde se aceleraran y se hacen colisionar protones y iones, alcanzando energías de 14 Tev (14. 000.000.000.000 electronvoltios), que recrean las condiciones de los primeros instantes de nuestro universo. Detectores gigantescos, para analizar el resultado de todas esas colisiones, capaces de registrar hasta 40 millones de megabytes por segundo y sistemas informáticos que analizan y procesan la información, conservando y grabando tan sólo la que es relevante.

Y lo que más llama la atención, la pasión de todos los que trabajan aquí, y la diversidad cultural. Estudiantes y científicos de todos los países, de todos los estratos sociales, de todas las religiones, todos reunidos con un fin común: buscar la respuesta a las preguntas que siempre han inquietado a la humanidad: ¿quiénes somos?, ¿de dónde venimos?, ¿hacia dónde vamos?…

MATER IN PROGRESS: Nuevos materiales para una nueva industria

•16 mayo 2009 • 1 comentario

Foto_materEl miércoles 6 de mayo, nos dirigimos al Centro de Historia de Zaragoza para ver la exposición itinerante “MATER IN PROGRESS, nuevos materiales, nueva industria”

Nos acompañaron los alumnos de Física y Química de 4º de ESO y los alumnos de Tecnología de 4º de ESO y de 1º de Bachillerato del IES Ramón y Cajal de Zaragoza.

En esta interesantísima exhibición organizada por el Centro de Materiales del FAD se mostraban más de 100 novedosos proyectos sobre nuevos materiales en España, y su aplicación a las distintas ramas de la industria. La muestra comenzó con el visionado de un breve video en el que nos presentaron distintas familias de materiales (adaptativos, biomateriales, cerámicos, compuestos, ecológicos, metales, polímeros, semiconductores y tejidos), con sus propiedades y aplicaciones. Un pequeño resumen audiovisual de lo que íbamos a poder VER y TOCAR en la muestra.

En la primera sala se exhibían novedosos materiales para la Construcción, como los materiales compuestos para elementos de las estructuras (vigas doble T de plástico reforzado con fibra de carbono), polímeros que sustituyen a la cerámica en los baños, pigmentos para ayudar a regular la temperatura de los edificios, hormigón translúcido con leds (que permite que la luz natural llegue al interior de los edificios), aerogeles para aislamientos térmicos y acústicos, acero con grandes tenacidades o resistencias (como el utilizado para los eslabones de las cadenas de anclaje de las plataformas marinas ) y tantos otros proyectos….

La segunda sala estaba consagrada a la Industria del Transporte. Nos llamó la atención un pequeño avión no tripulado utilizado para la detección de incendios, depósitos flexibles para limpiaparabrisas, plásticos conductores para evitar el cableado de las luces interiores en un coche, líquidos ferromagnéticos (que podrían servir para confeccionar el sistema nervioso de futuros robots) , lunas de plástico para espejos retrovisores, quitamiedos flexibles, ….

En la tercera sala ratificamos cómo los nuevos materiales pueden contribuir también al Sector Energético y comprobamos cómo se puede generar energía utilizando semiconductores aprovechando el efecto Seebeck, o bien a través del hidrógeno (en una maqueta similar a la de la EXPO). Pudimos comprobar las ventajas de utilizar hormigón prefabricado en la construcción de torres eólicas. También aprendimos cómo aprovechar los residuos, por ejemplo, cómo obtener gas y abono a través del compostaje de RSU orgánicos, o cómo se pueden utilizar los residuos de las papeleras para la fabricación de cementos.

También pudimos ver y tocar nuevos materiales de la Industria Textil, como tejidos con apantallamiento magnético, textiles técnicos, inteligentes e ignífugos, otros que incorporan aloe vera para hidratar la piel, o zapatos realizados con materiales naturales (¡algunos de los cuales ya se comercializan!).

Más rápidamente pasamos por los materiales para la Industria Alimentaria, donde se nos presentaron las nuevas técnicas culinarias de gelificación de alimentos que utiliza Ferrán Adriá en el Bulli. Aprendimos cómo la utilización de la nanotecnología en los fármacos puede revolucionar la Industria Farmacéutica. Nos llamó la cómo se pueden obtener materiales biocompatibles para la reparación de tejidos humanos, a través de la utilización de proteínas estructurales de la sangre. Y espectacular nos pareció el cierre craneal elaborado con un muelle de memoria de forma.

Es una lástima que la visita guiada fuera tan rápida, ya que nos faltó tiempo para que todos los alumnos pudieran ver con detenimiento cada uno de los proyectos. Y al ser un grupo demasiado numeroso, algunos alumnos no aprovecharon la visita como esperábamos.Foto_cocheUna verdadera pena, pues ha sido una gran exhibición y pocas veces se puede disfrutar en la ciudad de una muestra que reúna tantas novedades científicas y tecnológicas de gran aplicación.

De hecho, hay que felicitar muy calurosamente a los responsables que han permitido que Zaragoza haya acogido esta gran muestra. Es una lástima que no haya un espacio en nuestra ciudad, que reúna y divulgue de manera permanente este tipo de contenidos científicos y tecnológicos ….