José Miguel Jiménez, jefe de Tecnología del CERN: “Los grandes instrumentos científicos necesitan el vacío, la nada, para aislar ese algo que queremos mirar”

Cuando solo tenía catorce meses de vida, los progenitores de José Miguel Jiménez Carvajal (cooperante , maestra ) se fueron a vivir a África con su bebé. Con una niñez que define “a lo Tarzán”, Jiménez Carvajal se formó en institutos franceses de África y después en la universidad francesa. A los veintiseis entró en el CERN, donde comenzó a trabajar como miembro del conjunto de vacío al cargo de la mejora del LEP, el enorme colisionador de protones y electrones. Dos décadas después, este doctor en Física Aplicada y Física de Superficie se transformó en jefe del Departamento de Tecnología, con seiscientos personas. Jiménez (Atarfe, Granada, cincuenta y cuatro años), es quien se encarga de toda la maquinaria del CERN, lo que incluye el adecuado funcionamiento y la seguridad del LHC, el enorme colisionador de hadrones de veintisiete quilómetros de recorrido circular. Con prácticamente treinta años en la corporación, conoce el CERN como pocos y por eso, comprobar su trabajo es conocer las interioridades del centro estudioso. Hace unas semanas estuvo en Granada para recoger un premio y dar una charla en el Festival Gravite, si bien atiende a EL PAÍS días después por videoconferencia desde Ginebra. El veintidos de marzo recibió la Cruz de la Orden de Isabel la Católica en la Representación de España ante Naciones Unidas y organismos internacionales.

Pregunta. Hace unos días ofreció una charla sobre el vacío en el festival Gravite, el área en la que empezó. ¿Por qué es esencial el vacío?

Respuesta. El vacío es un término alucinante. Es una de esas tecnologías de la física que está en el corazón de cualquier instrumento científico pues, para cualquier experimento con partículas viajando, el vacío es esencial para eludir interactúes residuales de esas partículas con otras moléculas. En condiciones normales, un protón o electrón no va a viajar más de unas micras sin chocar con algo. Frente a esas micras, la especificación del LHC es que los protones deben viajar a la velocidad de la luz a lo largo de mil horas sin chocar. Eso nos fuerza a buscar el vacío reduciendo la presión quince órdenes de magnitud bajo la presión atmosférica. Sin vacío no funcionarían los colisionadores, ni las infraestructuras de órbitas gravitacionales, ni el detector antimateria AMS, instalado en la Estación Internacional, por refererir ciertos. Los grandes instrumentos científicos precisan el vacío. Necesitamos la nada para aislar ese algo que deseamos mirar.

P. ¿De qué manera llegó al CERN?

R. Nací en Atarfe y mi padre se fue de cooperante a África cuando tenía unos meses. Con poco más de un año dejé Granada y me fui a África con la familia. Tuve una niñez bien interesante. Aprendí de España con mi madre, que era maestra. Luego, estudié en una Grand Ecole [Gran Escuela, universidades francesas de muy alto nivel] e hice el doctorado en el comisariado de la Energía Atómica de París. Estaba en la compañía privada cuando hice una presentación en una convención de aceleradores en Estados Unidos, alguien del CERN se me aproximó y me ofreció irme ahí. Era el mil novecientos noventa y cuatro y prosigo muy feliz.

P. No siempre y en todo momento fue jefe. ¿Cuál fue su primera función?

R. Todos entramos de ingenieros en una operación específica. En mi caso, en el conjunto de vacío. Estuve así a lo largo de prácticamente quince años y participé en la mejora de energía del LEP, el enorme colisionador de electrones y positrones. Cuando lo paramos en el dos mil, participé en la construcción e instalación de su sucesor, el LHC, ya como jefe de sección con un equipo de veinte o treinta personas. En dos mil ocho me nombraron jefe de conjunto, al cargo de ochenta personas y desde dos mil catorce soy jefe del Departamento de Tecnología del CERN, que opera en todas y cada una de las infraestructuras y tecnologías del centro. Es un departamento sólido, con unos seiscientos profesionales y un presupuesto anual de operación y proyecto de algo más de cien millones de euros.

P. ¿Qué responsabilidad tiene el departamento de Tecnología en el CERN?

R. Seguridad, mantenimiento, mejoras, nuevos proyectos… En todo eso estamos. La seguridad de los equipos es fundamental. Un ejemplo: el haz de protones es un tren de dos mil ochocientos bultos y cada bulto tiene una densidad de protones de uno con dos a uno con siete por diez once por bulto. Esa energía es equivalente a la que puede fundir setecientos kilogramos de cobre en un impacto. Otra analogía, que me agrada menos, es que un haz tiene la energía equivalente a diez kilogramos de nitroglicerina. Por tanto, debemos asegurarnos de que el haz viaja por donde debe viajar. Si aparece cualquier disfunción, debemos sacarlo en 3 vueltas, que son 330 microsegundos. En ese tiempo, debemos advertir la anomalía y sacar el haz de la máquina para sostener el control total. Se puede imaginar la cantidad de sistemas automatizados que tenemos para examinar y solucionar. Esa, entre otras muchas, es una de nuestras responsabilidades, la seguridad.

P. Tres vueltas de veintisiete quilómetros son ochenta y uno quilómetros recorridos en trescientos treinta microsegundos. Cifras bastante difíciles de imaginar.

R. Sí, prácticamente la velocidad de la luz. Otra magnitud interesante es la de los imanes superconductores del LHC. Son acumuladores de energía que, al no ofrecer ninguna resistencia, llegan a sumar una corriente equivalente a las de un Airbus trescientos ochenta volando a setecientos quilómetros por hora. Si hubiese un cortocircuito en algún punto de los veintisiete quilómetros, debemos extraer esa energía en menos de veinte segundos. Es como coger ese Airbús y aterrizarlo de cuajo en la pista de aterrizaje de un portaaviones. Esos sistemas de protección asimismo son nuestra competencia.

P. ¿De qué manera se compagina investigación, mantenimiento y mejoras en el LHC?

R. Tenemos 8 o 9 meses de operación de año en año y paramos en invierno por dos razones: la primera es el costo de la energía. En invierno hace frío en esta zona [El CERN está situado en la zona limítrofe entre Francia y Suiza, en ambos países], la energía se dispara y su costo es muy elevado. En segundo sitio, tenemos que parar para hacer mantenimientos de seguridad, otra de nuestras responsabilidades. Hacemos revisiones como en cualquier edificio: tenemos un túnel a cien metros bajo tierra y de año en año hay que hacer la revisión y mantenimiento de los elevadores que bajan a la gente hasta allá. Lo mismo con los sistemas de detección antincendios, con los tornos de la criogenia o todo lo que respecta a seguridad de las instalaciones. Por ejemplo, los sistemas de ventilación son esenciales pues han de renovar treinta y seis metros cúbicos de aire por hora. Y al lado de estas operaciones estandard, cada 4 o 5 años hacemos una parada más esencial donde recalentamos parte o todo el LHC y hacemos las mejoras que están planeadas. Intervenir en los imanes es ya, mínimo, una parada de un par de años que nos fuerza a recalentar treinta y cinco toneladas de imanes superconductores y eso precisa tiempo y un presupuesto elevado.

P. ¿Cuál es el rango de temperatura de los grandes imanes del LHC en operación o en mantenimiento?

R. Los imanes operan a 1′9 grados Kelvin que son -doscientos setenta y uno,25 grados Celsius, la temperatura del helio superfluido. Para mantenimiento y mejoras los precisamos a veinte grados Celsius. Subirlos de esos -doscientos setenta y uno a los veinte requiere prácticamente 3 semanas. Y ya que charlamos de costo de la energía, los imanes superconductores se usaron en el LHC justamente para poder acrecentar el campo imantado y, sobre todo, reducir el costo energético de la máquina. El LHC consumen un tanto menos que lo que consumía el LEP, ofertando unos rendimientos considerablemente más elevados.

P. Curioso que una instalación como el CERN no sea extraña al coste de la energía.

R. Para nada. En tiempos normales teníamos una factura anual eléctrica de algo más de sesenta millones de euros. Podemos imaginar de qué cantidad hablamos ahora, sabiendo de qué manera se ha aumentado. Al ser una infraestructura considerada estratégica para la ciencia francesa, que es el país que cobija la práctica totalidad del LHC, tenemos un tratamiento conveniente mas aun así es un inconveniente, un desacierto.

P. El descubrimiento del bosón de Higgs fue quizás su instante más mediático, ¿qué va a ser lo siguiente?

R. El bosón fue un instante verdaderamente [duda, sonríe y busca la palabra con cuidado] especial para nuestra comunidad. Sin duda, confirmó el modelo de la teoría de la relatividad estándar como modelo de referencia. Algunos piensan, sin embargo, que de no haberlo encontrado tendríamos más perspectivas en la física pues se habrían abierto puertas diferentes. En fin, no soy especialista en física de partículas mas creo que en el modelo estandar aún quedan muchos fundamentos de la teoría que revisar. Por ejemplo, si el bosón de Higgs es una partícula única o tiene alteraciones. Sé que mis compañeros físicos están procurando aprovechar la mejora de los detectores que se va a hacer del dos mil veintiseis al dos mil veintiocho para abrir la capacidad de detección de nuestra tecnología y mirar cosas que aún no miramos con mucha precisión. Hablo de la materia obscura, la simetría entre materia y antimateria, etc. Por otro lado, y visto desde fuera de la comunidad y los especialistas teóricos, me da la sensación de que va a ser un paso esencial que todas y cada una esas comunidades comiencen a trabajar poco a poco más juntos: la cosmología, las ondas gravitatorias, la física de altas energías van a multiplicar sus resultados si suman sacrificios.

Ahora estamos implicadísimos en las tecnologías de la High Luminosity LHC, el próximo paso del LHC. Como siempre y en todo momento sucede con los grandes instrumentos científicos, tras más de diez años de operación, precisa unas mejoras para acrecentar sus capacidades. Por un lado, el acelerador producirá más iluminación, esto es, más cantidad de choques en los ensayos y, por otro, vamos a mejorar las capacidades de detección de los acontecimientos de física en los detectores. Este proyecto de alta iluminación va a suponer sustituir dos quilómetros actuales del LHC por otros dos de nueva generación como una renovación completa de los detectores de partículas ATLAS y CMS, dos de los 9 que son parte del LHC.

P. Conocemos el CERN como una infraestructura ultramoderna en pos de los principios básicos de la materia mas ¿no es verdaderamente una corporación nacida poco tras la II Guerra Mundial?

R. Así es. Se creó en mil novecientos cincuenta y cuatro, bajo el paraguas de la Unesco con dos principales objetivos. El primero, eludir que los científicos europeos se fuesen a Estados Unidos, que era la trayectoria frecuente para la mayor parte, o al bloque del este, donde asimismo se iban. La segunda ambición, tal vez la más noble, fue crear un espacio donde todos y cada uno de los científicos europeos colaboraran con una meta común. Una especie de Erasmus de postguerra. Se trataba de poner los mecanismos a fin de que físicos de diferentes universidades pudieran charlar, trabajar y asimismo medirse. No nos marchamos a engañar, estimulamos muchos la “copetición”, una contracción entre cooperación y competición. Desde entonces se ha ido ampliando con diferentes países y es de los pocos organismos intergubernamentales que existen. El CERN pertenece a sus países miembros, veintitres, uno de ellos España, más los estados asociados.

P. El objetivo central del CERN es física esencial de partículas. Pero no todo es chocar protones. También se dedican a la física médica, electrónica e informática.

R. El CERN tiene dos modos de trabajo. En primer sitio, las operaciones propias de la corporación, donde la mayor parte de lo que hacemos es operar los aceleradores y los detectores [nueve experimentos/infraestructuras que analizan las partículas resultantes de las colisiones] y, sobre todo, desarrollar tecnologías. Eso ocupa a más de la mitad de las tres mil personas que tenemos. La segunda, es acoger a científicos de todo el planeta que usan las infraestructuras y operan los detectores. Nuestra labor es asegurar la disponibilidad de las infraestructuras y son los usuarios de fuera quienes verdaderamente hacen la física. Nosotros somos dueños de los medios y los distribuidores del haz y de choques y las usan. Se puede visualizar en que tenemos en nuestro personal menos de cincuenta físicos teóricos. En cambio, tenemos una masa crítica que nos deja desarrollar aplicaciones y tecnologías que, ciertamente, son entonces aplicables para otras áreas, sean médicas, electrónicas, etc. Por ejemplo, tenemos una línea bien interesante para el tratamiento de cáncer, una línea que usa nuevos géneros de radioisótopos que dejan conjuntar la imagen con un tratamiento local por radiaciones. La tecnología nos deja inyectar el líquido radiactivo precisamente en el punto del tumor que procuramos merced a la fluorescencia y energía del radioisótopo. La luz que desprende nos deja saber precisamente dónde se está depositando el tratamiento y en qué cantidad. Esas cosas son, meridianamente, las spin offs, los desarrollos un tanto más perceptibles como en su instante fue la web.

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