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Participa científico del TecNM en proyecto nuclear en Francia

Desarrolla un sistema de control para utilizarse en el Gran Colisionador de Hadrones

Juan Manuel Mejía Camacho, estudiante del Doctorado en Ciencias de la Ingeniería del Tecnológico Nacional de México, campus Culiacán, realizó una estancia internacional de investigación en Francia para desarrollar un sistema de control inteligente en el Detector FDD del experimento ALICE, para su operación en la Run-3 del LHC del Gran Colisionador de Hadrones.

Al respecto, el investigador sinaloense indicó que “la infraestructura del experimento ALICE es asombrosa, sobre todo los detectores de partículas, la tecnología alrededor y la dinámica con la que trabajan en el proyecto personas de todas partes del mundo”.

Asimismo, destacó que es muy buen ejemplo a seguir en muchos aspectos, pero principalmente la colaboración para lograr un objetivo, en este caso el estudio de partículas.

La propuesta de este trabajo de tesis es desarrollar un sistema de control (DCS, Detector Control System) para el nuevo detector FDD y su integración en el experimento ALICE, de acuerdo con las reglas de la nueva infraestructura Online-Offline (O2) para la Run-3 del LHC, mediante el uso del software de Supervisión, Control y Adquisición de Datos (SCADA, por sus siglas en inglés) llamado WinCC-OA®.

El estudiante Mejía Camacho, realizó su estancia internacional de julio a septiembre de este año, donde estuvo a cargo de la instalación, pruebas e integración de los elementos de hardware y software en la caverna del experimento que conforman el Sistema de Control de Detectores (DCS).

Cabe mencionar que, el DCS es uno de los componentes más críticos de cualquier experimento de Física de Altas Energías (HEP, por sus siglas en inglés) debido a que debe garantizar un funcionamiento seguro y correcto del mismo en todo momento.

Una gran parte de los trabajos que realizó el científico mexicano, se llevaron a cabo en el Centro de Control de Corridas de ALICE (ALICE-RCC), caverna del experimento y cuartos de control de cómputo y sistemas de alimentación, localizados en el punto 2 del LHC, en la comunidad francesa de Saint-Genis-Pouilly.

Además, el sistema de control que se pondrá en marcha proporcionará el control, monitoreo y configuración de todos los equipos experimentales del detector FDD, por parte de los colaboradores autorizados, de tal manera que pueda ser operado desde un solo lugar de trabajo, como lo es el centro de control (ALICE RCC) en el punto 2 del LHC y también de manera remota, explicó.

Mejía Camacho mencionó que, por medio del software estandarizado WinCC-OA®, se están diseñando los paneles de los operadores y máquinas de estado finito (FSM, por sus siglas en inglés) de los diferentes nodos del sistema (lógicos y de hardware) para conocer las condiciones operativas actuales y óptimas de los parámetros más importantes, “para que los datos tomados con el detector FDD durante las corridas físicas del acelerador LHC sean de la más alta calidad”.

El detector FDD forma parte de uno los tres subdetectores que conforman el proyecto FIT (Fast Interaction Trigger), junto con los subdetectores FT0 y FV0; los cuales iniciarán su funcionamiento a finales de este año.

Acelerador de partículas

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el acelerador de partículas más grande y de mayor energía en el mundo, y pertenece a la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, European Organization for Nuclear Research), detalló Juan Manuel.

Este impresionante laboratorio nueclear se encuentra ubicado entre Francia y Suiza. Uno de los principales experimentos realizados ahí es ALICE, el cual está diseñado para estudiar la física de la interacción fuerte de la materia, particularmente las propiedades del Quark-Gluon Plasma (QGP), utilizando colisiones a altas energías entre protón-protón (p-p), plomo-plomo (Pb-Pb) y protón-plomo (p-Pb); y está compuesto por diversos detectores de partículas y subsistemas respectivos.

Desde el 2018, investigadores y estudiantes del Tecnológico Nacional de México Campus Culiacán han estado participado en el diseño, fabricación e instalación del nuevo detector FDD, que recientemente fue colocado en los extremos A y C de la caverna del experimento ALICE. “Este detector pretende mejorar la eficiencia de la toma de datos en los eventos difractivos, que ocurrirán durante las colisiones del LHC”, comentó el investigador.

ALICE

El estudiante de posgrado en el TecNM Campus Culiacán, señaló que el experimento ALICE es un detector de colisión de iones pesados de uso general en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, European Organization for Nuclear Research). “Está diseñado para estudiar la física de la interacción fuerte de la materia, particularmente las propiedades del Quark-Gluon Plasma (QGP), utilizando colisiones protón-protón, núcleo-núcleo y núcleo-protón a altas energías y está compuesto por varios detectores”, señaló.

Beneficios a la sociedad

Entre los principales beneficios, al desarrollar tales sistemas, está el generar conocimiento de frontera en el área de estudios de física difractiva para estudios en experimentos de altas energías con un alto grado de luminosidad.

Además de generar el capital humano mexicano experto en el desarrollo y operación de futuros y actuales sincrotrones en el país y en cualquier parte del mundo, puntualizó Mejía Camacho.

Así también, se desarrollan sistemas distribuidos que permitan el monitoreo, control y configuración de los principales parámetros de los subsistemas y elementos que componen un detector de partículas de altas energías, mediante la aplicación de recursos computacionales, electrónicos y redes de comunicación, “los cuales permitan el impulso e innovación de la ciencia y tecnología en áreas de aplicación futura, como medicina, medio ambiente, aeronáutica, telecomunicaciones, agricultura, seguridad y generación de nuevos materiales”, concluyó el investigador.

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