Uno de los m\u00e1s grandiosos, complejos y costosos experimentos cient\u00edficos de la actualidad, junto con la exploraci\u00f3n espacial y los proyectos genoma, es el estudio de las menores part\u00edculas que constituyen toda y cualquier materia. Por m\u00e1s parad\u00f3jico que esto parezca, para saber acerca de los quarks y los leptones, por ejemplo, que forman los protones, los neutrones y los \u00e1tomos, y todo lo que existe en el Universo, se requiere de instalaciones inmensas llamadas aceleradores, sumados a avanzados sistemas de\u00a0computaci\u00f3n, de gran capacidad de transmisi\u00f3n y almacenamiento de datos. Y solamente mediante una cooperaci\u00f3n internacional, a ejemplo de lo que se est\u00e1 haciendo con la construcci\u00f3n de la estaci\u00f3n espacial o la transcripci\u00f3n de los genes, se puede tambi\u00e9n plasmar la obtenci\u00f3n de nuevos conocimientos sobre la interacci\u00f3n y la formaci\u00f3n de estas part\u00edculas. Esto hace referencia a un conjunto de operaciones que cuenta con dos grupos de investigadores brasile\u00f1os de la Universidad Estadual Paulista (Unesp) y de la Universidad Estadual de R\u00edo de Janeiro (Uerj). Estos cient\u00edficos est\u00e1n ultimando un complejo computacional que reunir\u00e1 el equivalente a 380 computadoras, que trabajar\u00e1n conjuntamente, y la m\u00e1s r\u00e1pida conexi\u00f3n v\u00eda internet de todo Brasil. Todo esto, para interconectarse con los dos mayores y m\u00e1s importantes aceleradores de part\u00edculas subat\u00f3micas del mundo: el Fermilab, sigla de Fermi National Accelerator Laboratory, instalado cerca de la ciudad de Chicago, Estados Unidos, y Centro Europeo de Investigaciones Nucleares \u2013 Cern, con sede en Ginebra, Suiza. Generar\u00e1n 100 millones de gigabytes (GB) de datos durante los pr\u00f3ximos diez a\u00f1os. Esta cifra equivale a la capacidad total de 2,5 millones de discos r\u00edgidos con memoria de 40 GB, los m\u00e1s usados en las computadoras actuales.<\/p>\n
\u00daltima generaci\u00f3n En tanto, en R\u00edo de Janeiro, con la coordinaci\u00f3n del profesor Alberto Santoro, de la UERJ, junto a 20 investigadores del Centro Brasile\u00f1o de Investigaciones F\u00edsicas (CBPF, sigla en portugu\u00e9s) de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), en colaboraci\u00f3n tambi\u00e9n con la Universidad Federal de Bah\u00eda (UFBA) y la Universidad Federal de R\u00edo Grande do Sul (UFRGS) y el Centro Federal de Educaci\u00f3n Tecnol\u00f3gica Celso Suckow da Fonseca (Cefet\/RJ), se instalaron 200 CPUs de 7 TB de disco, en el marco de un proyecto solventado por la Financiadora de Estudios y Proyectos (Finep) del Ministerio de la Ciencia y Tecnolog\u00eda (MCT). Santoro, que es un veterano en este tipo de investigaciones, trabaja con los dos grandes laboratorios de aceleradores desde hace m\u00e1s de 20 a\u00f1os. El cient\u00edfico formaba parte del equipo que descubri\u00f3 en 1995, en el Fermilab, la part\u00edcula quark top, el \u00faltimo de los seis quarks previstos en la teor\u00eda que describe las part\u00edculas elementales y sus interacciones.<\/p>\n El Sprace y el grupo de R\u00edo de Janeiro forman el High Energy Physics (HEP) Grid Brasil, con actuaci\u00f3n tanto en los experimentos del Cern como en los del Fermilab. Ambas instituciones implementaron recientemente una de las grandes innovaciones del \u00e1rea de inform\u00e1tica surgidas en los a\u00f1os 1990, que es el sistema Grid, un formato computacional que comienza a erigirse en una herramienta cada vez m\u00e1s presente en el procesamiento de datos cient\u00edficos. Con el concepto de grid, varias computadoras est\u00e1n conectadas en un mismo sitio formando agrupamientos, tambi\u00e9n llamados clusters, que pueden estar conectadas a otros grupos de computadoras ubicadas tanto en un local contiguo como del otro lado del planeta.<\/p>\n En Estados Unidos, la Fundaci\u00f3n Nacional de Ciencia (NSF, por su sigla en ingl\u00e9s) invertir\u00e1 150 millones de d\u00f3lares durante los pr\u00f3ximos a\u00f1os para completar la conexi\u00f3n en forma de grid de todas las comunidades cient\u00edficas y de ingenier\u00eda del pa\u00eds. Este sistema, llamado de TeraGrid, suministra una serie de recursos de hardware y software que est\u00e1n us\u00e1ndose en la decodificaci\u00f3n de genomas y prote\u00ednas, en el diagn\u00f3stico de enfermedades y en la previsi\u00f3n del tiempo y de los terremotos. En Europa, el gobierno alem\u00e1n anunci\u00f3 en septiembre una inversi\u00f3n de 17 millones de euros para la formaci\u00f3n de infraestructura nacional basada en la estructura grid. La DGrid Network llevar\u00e1 a todo el pa\u00eds la posibilidad de resoluci\u00f3n de complejos experimentos cient\u00edficos a distancia. Se incluyen entre \u00e9stos la f\u00edsica de altas energ\u00edas, que estudia las part\u00edculas producidas en los aceleradores, la observaci\u00f3n de la Tierra, la astronom\u00eda, las investigaciones en el \u00e1rea de medicina y las aplicaciones en ingenier\u00eda. El sistema grid superar\u00e1 as\u00ed al concepto de supercomputadora, un aparato caro y de poca flexibilidad para aumentar o disminuir la capacidad de procesamiento. En el gris, la cosa es solamente acoplar o retirar una o m\u00e1s computadoras.<\/p>\n “En el sistema grid todo funciona de manera autom\u00e1tica y transparente. Las tareas se direccionan hacia los diferentes clusters que tengan capacidad de procesamiento libre en un determinado momento”, explica Novaes. Todos trabajan con software abiertos, de manera tal que cada grupo pueda tambi\u00e9n contribuir al perfeccionamiento del sistema. El grid de la f\u00edsica de altas energ\u00edas va a utilizar en el Cern, cuando se inaugure un nuevo acelerador, en 2007, una arquitectura jer\u00e1rquica que funcionar\u00e1 a partir de una central, llamada de Tier 0, ubicada en la sede del laboratorio, desde donde se distribuir\u00e1n los datos por redes de alta velocidad a varios centros nacionales de nivel 1 (Tier 1). Desde cada Tier 1, los datos se distribuyen a su vez a centros de nivel 2 (Tier 2) asociados a ellos, y de estos hacia los de nivel 3. El HEPGrid Brasil se ubica en la categor\u00eda Tier 2. “La evoluci\u00f3n de nuestro trabajo, sumada a una mayor inversi\u00f3n, permitir\u00e1, dentro de algunos a\u00f1os, transformar nuestro grupo en una Tier 1”, cree Santoro.<\/p>\n Velocidad esencial En la actualidad, toda la comunicaci\u00f3n que sale del laboratorio del Sprace va v\u00eda l\u00e1ser a trav\u00e9s de fibras \u00f3pticas encapsuladas en cables submarinos hasta Miami. El Sprace opera en 622 megabits por segundo (Mbps), si bien est\u00e1 equipado para conectarse a 2,5 Gbps. “En poco tiempo m\u00e1s, con la entrada en actividad del LHC, esta velocidad de transmisi\u00f3n ser\u00e1 esencial para la continuidad de las investigaciones en el \u00e1rea”, dice Novaes.<\/p>\n Las exigencias futuras llevaron a la FAPESP, que solventa la Red Acad\u00e9mica de S\u00e3o Paulo (Ansp) y el Tidia, a firmar un acuerdo con la NSF para financiar el proyecto Western Hemisphere Research and Educational Network (WHREN) \u2013 una red destinada a vincular a cient\u00edficos de todo el continente americano \u2013, que se inaugurar\u00e1 en diciembre de este a\u00f1o, con un cable de fibra \u00f3ptica que har\u00e1 la conexi\u00f3n S\u00e3o Paulo\u2013Miami\u2013Nueva York con velocidades de 2,5 Gbps. Esta conexi\u00f3n suplir\u00e1 tanto la necesidad de los cient\u00edficos del \u00e1rea de f\u00edsica de altas energ\u00edas como la de otros laboratorios. En la Whren, la FAPESP aporta un mill\u00f3n de d\u00f3lares, y la NSF, otro mill\u00f3n. El enlace con Nueva York suministrar\u00e1 velocidades de 10 Gbps dentro de Estados Unidos, y una conexi\u00f3n con Europa a una velocidad de 40 Gbps. En R\u00edo de Janeiro, el grupo de Santoro dispone de 1 Gbps de velocidad de transmisi\u00f3n con S\u00e3o Paulo, en una red experimental solventada por la Red Nacional de Ense\u00f1anza e Investigaci\u00f3n (RNP) del MCT, pero que cuenta tambi\u00e9n con financiamiento de la Fundaci\u00f3n Carlos Chagas Filho de Apoyo a la Investigaci\u00f3n del Estado de R\u00edo de Janeiro (Faperj). La RNP estudia tambi\u00e9n concretar una conexi\u00f3n externa en 10 Gbps, en el marco de un acuerdo con la Red Clara, sigla de Cooperaci\u00f3n Latinoamericana de Redes Avanzadas. Al final de este a\u00f1o, una interconexi\u00f3n, con la misma velocidad, entre S\u00e3o Paulo y R\u00edo de Janeiro, beneficiar\u00e1 a todas las instituciones de investigaci\u00f3n.<\/p>\n Toda la estructura que permite la b\u00fasqueda del conocimiento y la comprensi\u00f3n de las\u00a0 partes m\u00e1s \u00edntimas de la materia empieza a funcionar cuando dos part\u00edculas, dos protones, por ejemplo, entran en colisi\u00f3n dentro de los aceleradores. Es como si dos objetos cualesquiera se acelerasen a altas velocidades dentro de un anillo met\u00e1lico, y se encontrasen y se aniquilasen en el medio de un detector que funciona a base sensores, que hacen las veces de c\u00e1maras fotogr\u00e1ficas. La destrucci\u00f3n provoca como resultado la creaci\u00f3n de un mont\u00f3n de astillas o, en este caso, de part\u00edculas. Lo que los investigadores hacen es, comparativamente, analizar el tipo, la curvatura de la trayectoria de las part\u00edculas producidas y la energ\u00eda que \u00e9stas depositan en los detectores.<\/p>\n En el mundo de las part\u00edculas existen comportamientos “extra\u00f1os” para nuestro mundo macro, como el hecho de que algunas puedan contener part\u00edculas menores a\u00fan, que se transforman en otro tipo de part\u00edculas hasta ahora impensables. Uno de los problemas para los investigadores radica precisamente en que existen part\u00edculas raras, y por eso los experimentos requieren miles de millones de colisiones para su estudio. “Dentro de los aceleradores circulares, los protones usados en los experimentos son impulsados por radiofrecuencia y por electroimanes superconductores, instalados a lo largo del c\u00edrculo”, explica Novaes. “Las part\u00edculas viajan en las crestas de las ondas electromagn\u00e9ticas, cuan surfistas en las olas”, dice Santoro.<\/p>\n El trabajo de los investigadores consiste en identificar tanto las part\u00edculas raras como las m\u00e1s comunes en las informaciones captadas por los sensores luego de las colisiones. “Recibimos del Fermilab y del Cern un conjunto de datos que sirven para identificar a las part\u00edculas, hacer los an\u00e1lisis de las interacciones y fijar las conclusiones”, explica Novaes. Hoy en d\u00eda existen part\u00edculas previstas en teor\u00eda que todav\u00eda no se han detectado, como el bos\u00f3n de Higgs, una part\u00edcula que puede ser responsable de la masa de todas las dem\u00e1s. Otra posibilidad es la verificaci\u00f3n experimental de modelos alternativos, tales como los modelos supersim\u00e9tricos, con nuevas part\u00edculas que llevan los nombres de gluinos, squarks y sleptones, o aqu\u00e9llos que prev\u00e9n la existencia de dimensiones extras.<\/p>\n Todo este esfuerzo redunda en la investigaci\u00f3n sobre la formaci\u00f3n e interacci\u00f3n de las\u00a0 part\u00edculas, pero tambi\u00e9n ayuda a la comprensi\u00f3n de la formaci\u00f3n del Universo y de las\u00a0 estrellas, y en una serie de conocimientos que se trasladan a las tecnolog\u00edas empleadas en el d\u00eda a d\u00eda. Una de ellas fue la creaci\u00f3n de la World Wide Web, la conocida www. Precisamente, para hacer m\u00e1s amigable la interacci\u00f3n entre los diversos investigadores que trabajan con las part\u00edculas en varios pa\u00edses fue que Tim Berners-Lee, investigador del Cern, cre\u00f3 el sistema web, donde bastaba hacer clic en un enlace, por ejemplo, para tener acceso a las informaciones. Los cient\u00edficos intercambiaban datos por computadora, pero eso era muy complejo, tal como recuerda Santoro, que fue uno de los primeros brasile\u00f1os que us\u00f3 el sistema www.<\/p>\n Las im\u00e1genes en positr\u00f3n Obtener r\u00e9ditos en el conocimiento cient\u00edfico y, por a\u00f1adidura, incentivar innovaciones tecnol\u00f3gicas. Tales estas acciones hacen de los aceleradores un experimento caro. Solamente en el funcionamiento del Fermilab se gasta un mill\u00f3n de d\u00f3lares por d\u00eda, que aporta el Departamento de Energ\u00eda estadounidense, bajo administraci\u00f3n de una asociaci\u00f3n de universidades. Mientras que el LHC europeo no empieza a funcionar, el Tevatr\u00f3n del Fermilab es el m\u00e1s grande acelerador de part\u00edculas en operaci\u00f3n actualmente. El anillo de colisi\u00f3n posee 6,3 kil\u00f3metros (km) de circunferencia y 1 km de radio. El grupo brasile\u00f1o trabaja con datos de uno de los dos detectores, el Dzero. Con una estructura de cinco pisos de altura y 20 metros de largo, pesa m\u00e1s de 5 toneladas y tiene m\u00e1s de 800 mil canales de lectura electr\u00f3nicos. La colaboraci\u00f3n cient\u00edfica re\u00fane a 18 pa\u00edses, al margen de Estados Unidos y Brasil: Canad\u00e1, Inglaterra, Argentina, Corea del Sur, China, Francia, Rusia, Holanda y Alemania. Son 83 instituciones, de las cuales 36 son de Estados Unidos, que congregan a 664 f\u00edsicos, y alrededor de la mitad de \u00e9stos, estadounidenses.<\/p>\n La era del exabyte El CMS ser\u00e1 el detector donde los investigadores brasile\u00f1os ligados al HEPGrid Brasil van a trabajar. Y otros tres detectores, el Atlas, el Alice y el LHCb, tambi\u00e9n contar\u00e1n con la colaboraci\u00f3n de investigadores brasile\u00f1os del CBPF, de la UFRJ y de la USP. Como instrumento de trabajo, en sus 27 km de circunferencia, el LHC del Cern generar\u00e1 colisiones de siete veces m\u00e1s energ\u00eda que el Tevatr\u00f3n del Fermilab. El norteamericano funciona con dos billones de electronvoltios (TeV) y el LHC operar\u00e1 con 14 TeV. Como ense\u00f1a un texto que se lee en el sitio del Cern: “Un TeV es comparable a la energ\u00eda que un mosquito usa para volar. Lo que hace al LHC tan extraordinario es que esta energ\u00eda puede comprimirse en un espacio millones de veces menor que un mosquito”.<\/p>\n Los proyectos 2. F\u00edsica experimental de altas energ\u00edas: los experimentos Dzero del Fermilab y CMS del Cern
\n<\/strong>En la capital paulista se encuentra ya funcionando el Centro Regional de An\u00e1lisis de S\u00e3o Paulo (Sprace, sigla en ingl\u00e9s). El mismo posee 114 unidades centrales de procesamiento (CPUs), o procesadores, y all\u00ed se est\u00e1 finalizando, con financiamiento de la FAPESP, la instalaci\u00f3n de otras 64, de un total que ser\u00e1 el equivalente a 178 procesadores de \u00faltima generaci\u00f3n, funcionando en paralelo. Estos artefactos se encuentran instalados en el Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo, en la capital paulista, en el marco de un acuerdo con la Unesp, y cuenta con el profesor S\u00e9rgio Ferraz Novaes, del Instituto de F\u00edsica Te\u00f3rica (IFT), como coordinador del proyecto. Novaes, quien trabaj\u00f3 en el Fermilab durante dos a\u00f1os, entre 2000 y 2002, encabeza un equipo de cuatro investigadores: Eduardo de Moraes Gregores, S\u00e9rgio Morais Lietti y Pedro Galli Mercadante, del IFT, vinculados al proyecto Joven Investigador financiado por la FAPESP, y Rog\u00e9rio Luiz Iope, estudiante de posgrado de la Escuela Polit\u00e9cnica de la USP. En el Sprace, este equipo usa discos de memoria con capacidad de 12 terabytes (TB) para almacenar los datos, el equivalente a 12 mil GB, o m\u00e1s de 18 millones de CD’s.<\/p>\n
\n<\/strong>La conexi\u00f3n con los laboratorios de aceleradores de part\u00edculas requiere una excelente comunicaci\u00f3n entre los diversos grupos dispersos por el mundo. Para ello, la transmisi\u00f3n se hace completamente a trav\u00e9s de fibra \u00f3ptica. Tanto los laboratorios de la USP como los de la Uerj reciben y env\u00edan los datos v\u00eda fibra \u00f3ptica a Estados Unidos, por medio de cables submarinos. Para los pr\u00f3ximos a\u00f1os, con la inauguraci\u00f3n del nuevo acelerador del Cern, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, sigla en ingl\u00e9s), est\u00e1n previstas transmisiones de al menos 2,5 gigabits por segundo (Gbps). “Comparada con una transmisi\u00f3n ejecutada mediante el sistema comercial de banda ancha, con 256 kilobits por segundo (Kbps), podr\u00edamos decir que los investigadores estar\u00e1n transmitiendo a una velocidad 10 mil veces mayor, o que la misma cantidad de datos demorar\u00eda un segundo para ser transmitida al Cern, mientras que, por banda ancha com\u00fan, tardar\u00eda tres horas”, calcula Luis Fernandez Lopez, coordinador del Programa Tecnolog\u00eda de la Informaci\u00f3n en el Desarrollo de la Internet Avanzada (Tidia) de la FAPESP.<\/p>\n
\n<\/strong>En el \u00e1rea m\u00e9dica, el estudio de la f\u00edsica de altas energ\u00edas llev\u00f3 al perfeccionamiento del tratamiento de tumores mediante de haces de part\u00edculas, y a la tomograf\u00eda por emisi\u00f3n de positrones (PET), cuyo principio fundamental es la emisi\u00f3n positr\u00f3n (o antielectr\u00f3n, que son part\u00edculas con la misma masa del electr\u00f3n, pero con carga positiva) y a ofrecer im\u00e1genes de alta definici\u00f3n del interior del cuerpo humano. El avance tecnol\u00f3gico de circuitos integrados para la adquisici\u00f3n y el procesamiento de datos y el uso de la fibra \u00f3ptica, que luego de generaliz\u00f3 en las telecomunicaciones, tambi\u00e9n constituyeron un aporte de gran val\u00eda en el estudio de las part\u00edculas.<\/p>\n
\n<\/strong>Con la entrada en funcionamiento del LHC, en 2007, la cantidad de investigadores que trabajan en el \u00e1rea en todo el mundo ha de crecer. En tan s\u00f3lo uno de los cuatro detectores del LHC, el Compact Muon Solenoid (CMS), donde se producir\u00e1 una cantidad de datos por segundo equivalente a la de 10 mil enciclopedias brit\u00e1nicas, est\u00e1n trabajando m\u00e1s de dos mil personas, provenientes de 165 instituciones de los 36 pa\u00edses participantes. Todos los investigadores del Cern van a operar con el equivalente a 50 mil computadoras interconectadas, en el procesamiento de las informaciones que se generar\u00e1n. En el per\u00edodo de entre cinco y ocho a\u00f1os, el laboratorio inaugurar\u00e1 la era del exabyte (EB), con la producci\u00f3n de 1 EB en datos digitales, o un cuatrill\u00f3n de bytes. Si fuera posible almacenar esa fabulosa cifra en CD’s, que poseen capacidad para 700 megabytes (MB), tendr\u00edamos que tener alrededor de 1.400 millones de discos. Otra comparaci\u00f3n es que ese un EB equivaldr\u00eda al 20% de todo tipo de informaci\u00f3n transformada a la v\u00eda digital generada en el a\u00f1o de 2002 en el mundo, entre internet, revistas, peri\u00f3dicos, libros y pel\u00edculas.<\/p>\n
\n<\/strong>1. F\u00edsica experimental de anillos de colisi\u00f3n: SP-Race y HEP Grid-Brasil
\nModalidad
\n<\/strong><\/em>Proyecto Tem\u00e1tico
\nCoordinador
\n<\/em><\/strong>S\u00e9rgio Ferraz Novaes \u2013 Unesp
\nInversi\u00f3n
\n<\/em><\/strong>R$ 709.342,00 (FAPESP)<\/p>\n
\nModalidad
\n<\/em><\/strong>Programa de Apoyo a J\u00f3venes Investigadores en Centros Emergentes
\nCoordinador
\n<\/strong><\/em>Eduardo de Moraes Gregores \u2013 Unesp
\nInversi\u00f3n
\n<\/strong><\/em>R$ 73.963,15 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Qu\u00e9 herramientas tienen los cient\u00edficos brasile\u00f1os para participar en un gigantesco estudio sobre part\u00edculas subat\u00f3micas","protected":false},"author":10,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","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":[],"coauthors":[97],"class_list":["post-80395","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80395","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\/10"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80395"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80395\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80395"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80395"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80395"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80395"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}