Mira este video de TED para entender cómo los científicos colisionan partículas a velocidades cercanas a la luz, simulando las condiciones del origen del universo. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) mide 27 km de circunferencia y es el acelerador de partículas más grande del mundo, con un coste superior a 10.000 millones de dólares. Forma parte de un complejo sistema en el CERN que incluye aceleradores lineales y circulares, separadores de masas y un desacelerador de antiprotones. Algunos experimentos, como el envío de neutrinos al Laboratorio Nacional de Gran Sasso (LNGS) en Italia, a 730 km de distancia, requieren una coordinación extrema.
Para transmitir partículas a velocidades cercanas a la luz con precisión de 10 nanosegundos, el CERN emplea GPS, relojes atómicos y redes de fibra óptica que interconectan sus equipos.
Sincronización mediante GPS en experimentos con neutrinos
Los científicos del CERN publican informes detallados sobre sus sistemas de temporización, incluyendo frecuencias, mediciones y ecuaciones de precisión. En el caso de los neutrinos enviados al LNGS, se sincronizan los instrumentos mediante pulsos por segundo (PPS) del GPS, timbrados con el sistema CTRI basado en relojes atómicos vinculados a ambos laboratorios y al GPS. Estas marcas temporales permiten calcular el tiempo de vuelo de las partículas comparando diferencias horarias.
Aunque conceptualmente sencillo, requiere calibraciones exhaustivas para minimizar errores. Los receptores GPS, certificados por la Oficina Federal de Metrología de Suiza (METAS), son sensibles a la posición de las antenas y la longitud de los cables.
Sincronización en el Gran Colisionador de Hadrones
El LHC utiliza el bus de campo WorldFIP para sincronizar sistemas con precisión de 10 nanosegundos. Conectado a GPS, distribuye datos temporales al tiempo universal coordinado (UTC) mediante un reloj maestro basado en osciladores de alta estabilidad, alcanzando precisiones de un nanosegundo.
WorldFIP sincroniza 1.800 convertidores de potencia en un milisegundo, además de monitoreo de radiación, posicionamiento de imanes, criogenia y otros subsistemas. Algunos componentes toleran márgenes de hasta cientos de milisegundos dada la escala y complejidad del LHC.
En 2011, un anuncio preliminar sobre neutrinos más rápidos que la luz resultó ser un error debido a fallos en el GPS y un cable de fibra óptica defectuoso, reafirmando la relatividad de Einstein.
Nota del autor
Los sistemas de temporización del CERN son de los más complejos investigados para HowStuffWorks, con requisitos variados por instalación y precisiones al nanosegundo. Incluso ajustes mínimos en antenas impactan la sincronización.