{"id":254925,"date":"2018-04-12T14:58:12","date_gmt":"2018-04-12T17:58:12","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=254925\/"},"modified":"2024-06-05T16:10:04","modified_gmt":"2024-06-05T19:10:04","slug":"el-chip-de-las-colisiones-de-particulas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/el-chip-de-las-colisiones-de-particulas\/","title":{"rendered":"El chip de las colisiones de part\u00edculas"},"content":{"rendered":"
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Eduardo Cesar<\/span><\/a> El chip Sampa es el cuadrado menor central, con un cent\u00edmetro de ancho, posicionado sobre una placa de pruebaEduardo Cesar<\/span><\/p><\/div>\n

Un peque\u00f1o chip de menos de 1 cent\u00edmetro cuadrado ser\u00e1 uno de los aportes de Brasil a la detecci\u00f3n de part\u00edculas elementales en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, en ingl\u00e9s), operado en la frontera entre Francia y Suiza por la Organizaci\u00f3n Europea para la Investigaci\u00f3n Nuclear, conocida como Cern. Este dispositivo, denominado Sampa, se encuentra en fase de desarrollo a cargo de cient\u00edficos de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), la Universidad de Campinas (Unicamp) y el Instituto Tecnol\u00f3gico de Aeron\u00e1utica (ITA). El proyecto se puso en marcha en 2013 y en la actualidad va por el segundo prototipo, que pasa por pruebas de laboratorio en Brasil, Noruega, Suecia, Francia, Rusia y Estados Unidos. Se estima que comenzar\u00e1 a utiliz\u00e1rselo en 2020.<\/p>\n

El Sampa estar\u00e1 instalado en uno de los cuatro detectores de part\u00edculas del LHC, el Alice (sigla de A Large Ion Collider Experiment), en el cual trabajan alrededor de 1.800 cient\u00edficos de 174 instituciones de 42 pa\u00edses, Brasil inclusive. \u201cEl objetivo es reproducir en el LHC el plasma de cuarks y gluones, el estado de la materia que s\u00f3lo habr\u00eda existido durante algunos microsegundos tras el Big Bang, la gran explosi\u00f3n que habr\u00eda dado origen al Universo\u201d, explica el f\u00edsico Marcelo Gameiro Munhoz, del Instituto de F\u00edsica de la USP.<\/p>\n

Los cuarks y los gluones no existen libres en la naturaleza. Est\u00e1n confinados dentro de los hadrones, part\u00edculas de gran masa que se dividen entre bariones y mesones, tales como protones, neutrones y mesones pi, por ejemplo. \u201cCuando se intenta separarlos no surgen cuarks libres. Pero al colisionar con n\u00facleos de plomo a alt\u00edsimas energ\u00edas, los cuarks y los gluones forman un plasma, una especie de sopa de part\u00edculas que fluye como un l\u00edquido\u201d, explica Gameiro Munhoz. El principal objetivo del experimento Alice es estudiar ese plasma. Entre los diversos dispositivos que lo componen est\u00e1 el TPC (sigla de Time Projection Chamber). Gameiro Munhoz explica que el TPC tiene un formato similar al de un barril, con 5 metros (m) de longitud y 5 m de di\u00e1metro, est\u00e1 lleno de gas y est\u00e1 atravesado longitudinalmente por una canalizaci\u00f3n de berilio, pr\u00e1cticamente sin aire adentro. \u201cPor esa canalizaci\u00f3n pasan, a una velocidad cercana a la de la luz, haces de iones de plomo en sentido opuesto, para que colisionen\u201d, comenta el cient\u00edfico. \u201cLa colisi\u00f3n genera una gran cantidad de diversos tipos de part\u00edculas.\u201d<\/p>\n

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Antonio Saba\/ Cern<\/span><\/a> C\u00e1mara del experimento Alice, en el Cern, donde el Sampa reemplazar\u00e1 a dos chips, uno anal\u00f3gico y otro digitalAntonio Saba\/ Cern<\/span><\/p><\/div>\n

Al pasar por el gas, las part\u00edculas generadas en la colisi\u00f3n arrancan electrones que se escurren hacia los extremos del TCP, donde est\u00e1n instalados dos tipos de chips, uno de ellos anal\u00f3gico, para recibir y amplificar la carga, generar un pulso el\u00e9ctrico y enviarlo a un chip digital. Transformados en bits (se\u00f1ales digitales), esos pulsos quedan almacenados para su posterior an\u00e1lisis a cargo de los cient\u00edficos. As\u00ed es posible determinar qu\u00e9 part\u00edculas se generaron en la colisi\u00f3n, aparte de verificar si se form\u00f3 el plasma de cuarks y gluones. \u201cEl Sampa reemplazar\u00e1 a esos dos chips, realizando por s\u00ed solo el trabajo de ambos\u201d, explica Wilhelmus Adrianus Maria van Noije, del Laboratorio de Sistemas Integrables (LSI) de la Escuela Polit\u00e9cnica (Poli) de la USP, coordinador del proyecto de desarrollo del chip.<\/p>\n

La necesidad de crear del Sampa surgi\u00f3 en 2012, con la decisi\u00f3n del Cern de actualizar el LHC para que la tasa de colisiones aumentase por un factor de 10 a partir de 2020. Una de las limitaciones actuales es el hecho de que los chips no est\u00e1n en condiciones de procesar una tasa tan grande de colisiones. Seg\u00fan Van Noije, el Sampa resolver\u00e1 este problema. \u201cTendr\u00e1 32 canales de lectura, el doble que los dispositivos empleados actualmente\u201d, comenta. Cuando surgi\u00f3 el programa de actualizaci\u00f3n del LHC, seg\u00fan Gameiro Munhoz, se entablaron discusiones acerca de qu\u00e9 grupos de los que integran el Alice podr\u00edan contribuir a su modernizaci\u00f3n. \u201cFueron largos debates para identificar qu\u00e9 deb\u00eda construirse y el conocimiento y la experiencia que reun\u00eda de cada grupo\u201d, comenta Gameiro Munhoz, quien ya conoc\u00eda el LSI de la Poli.<\/p>\n

\u201cLuego de la presentaci\u00f3n y de las primeras discusiones internas en Brasil, invitamos a algunos investigadores europeos participantes en el Alice a visitarnos y a conocer al grupo del LSI. Vinieron y coincidieron en adjudicarles a los grupos brasile\u00f1os la responsabilidad de la creaci\u00f3n del dispositivo\u201d. El dise\u00f1o del Sampa estuvo a cargo de cient\u00edficos brasile\u00f1os, y la producci\u00f3n f\u00edsica de los dos prototipos qued\u00f3 en manos de Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), de Taiw\u00e1n. \u201cDesafortunadamente, no existe una empresa en Brasil capaz de fabricar un circuito integrado como el Sampa\u201d, explica Gameiro Munhoz. Se producir\u00e1n 80 mil Sampas en la empresa de Taiw\u00e1n, que se les entregar\u00e1n al LHC en 2020. El Alice requiere 50 mil, pero el 30% del total puede da\u00f1arse en la etapa de montaje de los circuitos impresos. \u201cNuestra parte consisti\u00f3 en realizar el trabajo intelectual de proyectar el chip y sus componentes y dise\u00f1ar los circuitos cumpliendo con las especificaciones del Cern\u201d, dice Gameiro Munhoz.<\/p>\n

Proyectos<\/strong>
\n1.<\/strong> Desarrollo de instrumentaci\u00f3n cient\u00edfica para el experimento Alice del LHC-Cern (n\u00ba 14\/12664-3<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda a la Investigaci\u00f3n \u2013 Regular (Proyectos Especiales); Investigador responsable<\/strong> Wilhelmus van Noije (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$\u00a05.531.559,62
\n2.<\/strong> Proyecto de un Asic de adquisici\u00f3n y procesamiento digital de se\u00f1ales para el time projection chamber <\/em>del experimento Alice (n\u00ba 13\/06885-4<\/a>); Modalidad<\/strong> Ayuda a la Investigaci\u00f3n \u2013 Regular; Investigador responsable<\/strong> Wilhelmus van Noije (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$\u00a01.218.001,52
\n3.<\/strong> F\u00edsica nuclear de altas energ\u00edas en el RHIC y en el LHC (n\u00b0 12\/04583-8<\/a>); Modalidad <\/strong>Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Marcelo Gameiro Munhoz (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 4.277.589,35<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Brasile\u00f1os desarrollan un dispositivo que se instalar\u00e1 en el Cern","protected":false},"author":20,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[304,297],"coauthors":[112],"class_list":["post-254925","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es","tag-fisica-es","tag-ingenieria"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/254925","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/20"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=254925"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/254925\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":518823,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/254925\/revisions\/518823"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=254925"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=254925"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=254925"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=254925"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}