Ante la cercanía de la fecha de inicio de operaciones del LHC, los interrogantes sobre la seguridad de su funcionamiento están a la orden del día.
¿Y es seguro todo esto?
Como ya contáramos en LHC: La Tierra no peligra, los experimentos que se llevarán a cabo involucran altos niveles de energía, lo que abrió la posibilidad (puramente teórica) de que se generen mini agujeros negros. Si estos se llegaran a producir, decaerían muy rápidamente y la energía disponible sería la misma que en otros procesos de colisión en el LHC. Pensar que estas energías podrían poner en peligro la Tierra no tiene sentido ya que son mucho menores que las energías que se producen desde hace 4.500 millones de años en los rayos cósmicos que llegan permanentemente a nuestro planeta. El LHC sólo nos permitirá ver estos procesos en el laboratorio, aunque a energía mucho menores que muchos rayos cósmicos.
El 10 de septiembre se espera que el primer rayo sea acelerado a una energía de 450 GeV. Se supone que se tardará algunos años más (se dice que para 2010) en alcanzar las especificaciones óptimas.
¿Porqué está debajo de la tierra?
El LHC se construyó en un túnel originalmente construído para un colisionador previo (LEP – the Large Electron Positron collider). Esta fue la solución más económica ya que era más barato construir un túnel bajo suelo que adquirir la tierra equivalente. Además reduce el impacto ambiental.
Las rocas que rodean al LHC son un escudo natural que reduce la cantidad de radiación que alcanza el LHC y se reduce la interferencia con los detectores. La radiación que se produzca cuando el LHC esté en funcionamiento está asegurada por entre 50 y 100 metros de rocas. Se denomina radiación sincrotrón a la radiación electromagnética característica producida por partículas cargadas que se mueven a alta velocidad en un campo magnético.
¿Qué radiación se produce y porqué?
La radiación es el transporte de energía a través de partículas u ondas, como los rayos-X. Ocurre, por ejemplo, cuando un átomo inestable se "rompe" para formar uno estable y libera algo de su energía. Las rocas, el Sol y el espacio emiten naturalmente radiación ionizante que podemos detectar en la Tierra. Radiación ionizante artifical se produce en tratamientos médicos e industrias mineras y de energía nuclear. En pequeñas dosis es segura, pero en muy grandes dosis puede ser peligrosa ya que puede quitar los electrones de los átomos, ionizándolos. La dosis se suele medir en Sieverts (Sv), que es una medida del efecto de la radiación en el cuerpo.
Los experimentos del CERN involucran la colisión de rayos de partículas entre sí o a un objetivo en reposo. Cuando esto ocurre, algunas partículas liberan radiación o nuevas partículas son creadas. Esto es muy distinto de la radiación de una planta de energía nuclear donde sin la intervención humana los niveles de radiación podrían incrementarse exponencialmente. En el CERN esto ocurre cuando el rayo de partículas está activo y apagándolo detiene la emisión inmediatamente. Las colisiones también son raros eventos: en el LHC sólo 2 nanogramos (una millonésima de miligramo) de protones por día serán acelerados y sólo una pequeña porción de éstos colisionarán. Los rayos de protones pueden circular por horas en el colisionador sin que se pierdan totalmente. De hecho, tardaría millones de años colisionar 1 gramo de protones. La radiación, a veces, activa algunas piezas de componentes alrededor de los puntos de colisión, convirtiéndolos en radioactivos. La pequeña cantidad de material es bien confinada y cuando el acelerador se desmantele será manejado con las regulaciones apropiadas.
¿Cuánta radiación ionizante se produce en el CERN?
Alguien que resida en el área local recibe cerca de 0.01 mSv de dosis efectiva de radiación por año. Esto es menos de 1% de la dosis total anual de 3.7 mSv que los individuos reciben en promedio, ya sea naturalmente o a través de elementos radioactivos en suelo, rocas o rayos cósmicos y artificialmente a través de procedimientos médicos, por ejemplo, como se muestra en el gráfico adjunto.
Para ponerlo en contexto, si se vive un año cerca de CERN se recibiría una radiación equivalente a la que se experimenta por exposición a rayos cósmicos en un vuelo de Ginebra a Atenas.
Crédito: CERN
¿Y los que no vivimos cerca de CERN, estamos expuestos?
La mayoría de la radiación producida en colisiones será absorbida por varios componentes y no puede escapar de las instalaciones, por lo que el público no está en peligro. Se dispersa siguiendo las regulaciones apropiadas de radioprotección. El aire usado en la ventilación y el agua usada en el enfriamiento pueden contener pequeñas cantidades de elementos radioactivos, para lo cual existen medidas para prevenir que alcancen el medioambiente. Así y todo, cabe decir que la mayoría de estos elementos tienen una vida promedio de apenas minutos u horas, lo que significa que son radiactivas sólo poco tiempo. Este pequeña cantidad de emisiones está en la forma de radiación gamma y beta. Combinado con su corta vida y sus propiedades físicas y químicas, estos radionucleidos poseen un bajo peligro de radiación.
Las emisiones se controlan y permanecen bajo los límites regulatorios, para lo cual existen 200 estaciones de monitoreo y una comisión de seguridad que toma muestras y realizan análisis.
Varias organizaciones realizaron un estudio para determinar el estado del medioambiente alrededor de CERN antes de la construcción del LHC. Basados en los resultados obtenidos durante dos años, el reporte concluye que el impacto en el ambiente local durante los 53 años de actividad de CERN es negligible. Además, el estudio provee un punto de referencia para futuros monitoreos por las autoridades de control.
¿Se usará el trabajo en el CERN para crear armás más letales?
No es nada probable por dos razones. En principio porque los científicos e ingenieros no tienen ese interés. Están tratando de entender mejor cómo funciona el mundo, no cómo destruirlo.
En segundo lugar, los rayos de partículas de alta energía requieren una enorme máquina (27 km de circunferencia que pesa más de 38.000 toneladas) que consume 120 MW de poder y necesita de 91 toneladas de helio líquido superfrío. Los rayos tienen un montón de energía (el equivalente a un tren tipo Eurostar viajando a máxima velocidad) pero sólo pueden ser mantenidos en el vacío, si se liberara a la atmósfera interactuarían inmediatamente con los átomos en el aire y disiparían su energía en una distancia muy corta.
¿Son las energías a producirse en el LHC peligrosas y qué pasa si algo saliera mal?
El LHC produce energías muy altas, pero estos niveles están restringidos a volúmenes muy pequeños dentro de los detectores. Muchas partículas de alta energía de las colisiones entre protones se producirán a cada segundo, pero los detectores están diseñados para rastrear y detener todas las partículas (excepto los neutrinos) ya que capturar toda la energía de las colisiones es esencial en identificar qué partículas se hayan producido. Y sí, una muy pequeña cantidad de energía de estas colisiones puede ser capaz de escapar de los detectores.
El peligro mayor de estos niveles de energía es hacia la máquina misma. El rayo de partículas podría desestabilizarse y desviar a las paredes de la tubería y los imanes toda la energía y producir un grave daño a las instalaciones. Por ello existen varios sistemas automáticos de seguridad que monitorean las partes críticas. Algo podría fallar, por ejemplo que fallen los imanes, pero sería inmediatamente desviado el rayo de partículas a un túnel "ciego" donde la energía se disiparía en forma segura. Todo esto ocurre en milisegundos. El rayo, que viaja en un segundo por 11.000 circuitos, completaría menos de 3 circuitos antes de que este desvío se completara.
Fuentes y links relacionados
Imagen actualizada por la USNO
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