Centro de aceleración de partículas de Stanford

Las investigaciones en el “Stanford Linear Accelerator Center”sobre el origen del Universo los han llevado a alcanzar importantesa logros en el campo de la Informática.

Como parte de las actividades preparadas por la empresa Sun Microsystems, cuando nos invitó a la conferencia Javaone 2003 en San Francisco, California (de la cual escribimos la semana pasada), visitamos a la prestigiosa Universidad de Stanford (www.stanford.edu). El objetivo era conocer el Centro de aceleración de partículas (en inglés “Stanford Linear Accelerator Center”, SLAC) y ver en vivo cómo usan las computadoras, servidores y otros equipos fabicados por Sun Microsystems para auxiliarse en sus complejas investigaciones científicas.

El sr. Neil Calder, Director de la oficina de Comunicaciones del Centro, nos guió en el interesante tour por las instalaciones del SLAC. Nos explicó que ellos tienen enterrado a una profundidad 10 metros, un tubo de metal de 3.2 kms de largo, con sofisticados equipos provocan que dos partículas choquen dentro de él y se produce una explosión. Con esto se simula el momento en que se creó el Universo, que de acuerdo a una de las teorías más aceptadas, se formó a partir de una explosión (el famoso “Big Bang”). Entoces ellos están investigando cómo se fueron formando los mundos y las condiciones que le dieron al Universo su conformación actual.

Los datos de cada experimento son recogidos y almacenados para que puedan ser analizados por científicos de todo el mundo. Es tanta la información que producen, que uno solo de sus proyectos, el “Babar”, genera alrededor de 1 terabyte diario, por lo cual se ha convertido en la base de datos más grande del mundo, con más de 500,000 gigabytes de data almacenada. Para dar una idea, con esta data se podrían llenar mil millones de libros, esto es 60 veces el número de libros almacenados en la librería más grande del mundo, la del Congreso de Estados Unidos.

La enorme plataforma informática que soporta las investigaciones de 3,000 científicos es provista por Sun Microsystems. EL SLAC tiene más de mil servidores de Sun, entre los que podemos mencionar los modelos Sun Netra, Sun Entreprise y Sun Fire. Además el sistema de almacenamiento de datos lo componen 6 robots que interactúan con unidades Sun StorEdge T3 con capacidad conjunta de 70 terabytes .

Datos e historia del Centro de Aceleración de Partículas de Stanford

El SLAC es una entidad del gobierno de los Estados Unidos, específicamente del Departamento de Energía, operada por la Universidad de Stanford. El SLAC ocupa apróximadamente 174 hectáreas del Campus de la Universidad.

La idea de construir un acelerador de 3.2 km de largo se concibió en 1956, como continuación a una investigación sobre física de alta energía. El proyecto se propuso en 1957, y fue autorizado por el congreso norteamericano en 1961. Inicialmente se llamó “Proyecto M” y renombrado SLAC en 1960. La construcción empezó en julio de 1962 y se completó el 10 de febrero de 1966.

Los aceleradores le resuelven a los físicos dos problemas. En primer lugar, dado que todas las partículas se comportan como ondas, los físicos utilizan los aceleradores para incrementar el ímpetu de las partículas; de este modo la disminución de la longitud de onda es suficiente como para que puedan usarlas como proyectiles para espiar dentro de los átomos. En segundo lugar, la energía de las partículas rápidas es utilizada para crear las partículas masivas que los físicos quieren estudiar.

¿Cómo trabajan los aceleradores?

Básicamente, un acelerador toma una partícula, le incrementa la velocidad mediante campos electromagnéticos, y la hace impactar contra un blanco. Alrededor del blanco hay detectores que registran numerosos sectores del evento.

¿Dónde se obtienen las partículas?

Las partículas que se usan en los experimentos son los electrones, protones, antipartículas y otros elementos similares que no se ven a simple vista, entonces de dónde las consiguen? He aquí algunos ejemplos:

Electrones: El calentamiento de un metal origina un desprendimiento de electrones. Un televisor, al igual que los tubos de rayos catódicos, utiliza este mecanismo.

Protones: Se los puede obtener fácilmente ionizando hidrógeno.

Antipartículas: Para obtener antipartículas, primero se hacen chocar partículas energéticas, contra un blanco. Como consecuencia, se crearán pares de partículas y antipartículas, por intermedio de fotones o gluones virtuales. Para separar las partículas de las antipartículas se pueden usar campos magnéticos.

¿Y qué aplicación práctica tienen las investigaciones del SLAC?

Neil Calder dijo que con franqueza nadie sabía, y que tal vez los resultados de las investigaciones no tengan aplicación en este milenio. Pero que las tecnologías desarrolladas por el SLAC para realizar sus estudios han sido de gran beneficio para la humanidad y han desarrollado varios negocios. Por ejemplo, la necesidad de intercambiar información con científicos de otros países llevó a que el SLAC tuviera la primera página web que se creó en Estados Unidos (1991), luego de que se inventara el World Wide Web en el CERN (centro de Investigación de Partículas) de Ginebra Suiza . También sus necesidades de crear inmensas bases de datos y accesarlas con rapidez han llevado a mejorar la tecnología de las bases de datos.

En marzo de este año, los científicos del SLAC rompieron el record de velocidad de transmisión de Internet, logrado enviar 6’7 gigabytes en menos de un minuto de sus oficinas a Amsterdam, Holanda. La transferencia de datos se llevó a cabo en una velocidad media de 923 Mb por segundo, 3.500 veces más rápido que una conexión de un usuario normal. La cantidad de datos utilizados equivalía a los reunidos en dos DVD, y fueron transmitidos a través de la red Internet2.

Premios Nóbel del SLAC

Por sus investigaciones en la física de las partículas, científicos del SLAC han sido premiados con el premio Nóbel de física en tres ocasiones.

1976: Burton Richter (SLAC) y Samuel C. C. Ting (MIT) compartieron el premio por su trabajo pionero en descubrir una partícula de elemento pesado de un nuevo tipo.

1990: Richard E. Taylor (SLAC), Jerome E. Friedman (MIT), y Henry W. Kendall (MIT) compartieron el premio por sus investigaciones que llevaron a desarrollar el modelo Quark en la física de las partículas.

1995: Martin L. Perl por el descubrimiento de tau lepton.

Datos interesantes relacionados con la Universidad de Stanford

Scott Mcnealy, fundador y actual Presidente Ejecutivo de Sun Microsystems, estudiaba negocios en la Universidad de Stanford cuando un compañero le propuso crear una empresa que se llamaría SUN, por las siglas de Stanford University Network.

Larry Page y Sergey Brin se conocieron cuando estudiaban una maestría de Ciencias de Computación en la Universidad de Stanford, en 1998 crearon Google, que actualmente es el buscador número uno de la Red y una de las empresas tecnológicas más exitosas.