Física

Por primera vez, el LHC alcanza temperaturas más frias que las del espacio exterior


(NC&T) Todo el anillo de 27 kilómetros de recorrido del LHC necesita ser enfriado a esta temperatura para que los electroimanes superconductores, que guían y enfocan los haces de protones, permanezcan en ese estado de superconducción. Tal estado permite que la corriente fluya sin resistencia, creando un campo magnético denso y potente con imanes relativamente pequeños. Guiar los dos haces de protones cuando viajan casi a la velocidad de la luz, girando una y otra vez dentro del anillo del acelerador como en una pista de autos de carreras, y enfocarlos hacia los puntos de colisión, no es una tarea fácil. Un total de 1.650 electroimanes principales necesitan ser manejados en un estado superconductivo, lo que significa un gran desafío técnico.

El proceso de enfriamiento tiene tres fases, con muchas pruebas y comprobaciones minuciosas entre éstas.

Durante la primera fase, el sector se enfría hasta 193 grados centígrados bajo cero, ligeramente por encima de la temperatura del nitrógeno líquido. A esta temperatura, el material alcanza el 90 por ciento de la reducción final de sus dimensiones por la contracción debida a causas térmicas, unos 3 milímetros de contracción por cada metro de las estructuras de acero. Cada uno de los ocho sectores tiene alrededor de 3,3 kilómetros de largo, por lo que se contraerá un promedio de 9,9 metros. Para solventar las complicaciones derivadas de una contracción de tal magnitud, diversos puntos de la estructura han sido diseñados para compensar los efectos del encogimiento. La estrategia empleada incluye fuelles de expansión para segmentos de las tuberías, y darle al cableado una longitud adicional. Además, diversas pruebas se realizan para tener la debida certeza de que ningún componente se romperá al enfriarse la maquinaria.

La segunda fase, que lleva al sector a 268,5 grados centígrados bajo cero, utiliza enormes refrigeradores. Cada sector tiene su propio refrigerador, y cada uno de los imanes principales se llena con helio líquido, el refrigerante seleccionado para el LHC porque es el único elemento que permanece en estado líquido a una temperatura tan baja.

La fase final requiere un sofisticado sistema de bombeo para ayudar a bajar la presión y enfriar los electroimanes hasta 271 grados centígrados bajo cero. El enfriamiento hasta dicha temperatura proporciona una mayor eficiencia al material superconductor, y mejora la capacidad de enfriamiento del helio. A esta temperatura tan baja el helio se convierte en un superfluido, fluyendo virtualmente sin viscosidad y presentando mayor capacidad para la transferencia de calor.


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