FísicaEterna
Física de Partículas · Chile en el mundoCERN · ATLAS · LHC
Ingeniería chilena · CERN

La pieza chilena dentro del colisionador del CERN

En el corazón del experimento ATLAS —la máquina que encontró el bosón de Higgs— hay detectores que se construyeron a mano en Valparaíso. El CCTVal de la Universidad Técnica Federico Santa María fabricó los sTGC de la New Small Wheel, y en 2022 el CERN reconoció a sus colaboradores, entre ellos el ingeniero chileno Rimsky Rojas.

CERN — ATLAS Outstanding Achievement AwardsValparaíso · Ginebra23 de junio de 2022
36cuadrupletes hechos en Chile, hoy dentro de ATLAS
40 µmprecisión de montaje, más fino que un cabello
1.°y único país de Sudamérica en fabricarlos
01 · El hallazgo

Una parte del colisionador más grande del mundo habla español

El CERN, en la frontera entre Francia y Suiza, alberga el Gran Colisionador de Hadrones (LHC): el instrumento científico más complejo jamás construido. A cien metros bajo tierra, su detector ATLAS fue uno de los dos que confirmaron el bosón de Higgs en 2012. Lo que casi nadie sabe es que una parte de esa máquina se fabricó, pieza por pieza, en Valparaíso, Chile.

Los detectores los construyó el Centro Científico Tecnológico de Valparaíso (CCTVal) de la Universidad Técnica Federico Santa María. Son los sTGC (small-strip Thin Gap Chambers), cámaras ultradelicadas que forman parte de la New Small Wheel, el nuevo órgano del sistema de muones de ATLAS. Chile es el único país de Sudamérica que ha fabricado esta tecnología.

Chile ni siquiera era país miembro del CERN. Y aun así, una parte de la máquina que busca los secretos del universo se construyó a mano en Valparaíso.

Física Eterna
02 · La New Small Wheel

Por qué ATLAS necesitaba un órgano nuevo

La New Small Wheel ("Nueva Rueda Pequeña") reemplaza a la antigua Rueda de Muones de ATLAS. Su misión es rastrear muones con mucha mayor precisión: estas partículas son una de las firmas que delatan al bosón de Higgs y a otros procesos raros de la física. La rueda nueva permite reducir drásticamente las falsas señales y afinar el umbral de "gatillo" (trigger) en una zona donde el detector era débil, decidiendo en fracciones de segundo qué colisiones merece la pena guardar entre los millones que ocurren por segundo.

A pesar de su nombre, la "rueda pequeña" no es nada pequeña: está formada por 16 sectores ensamblados, con superficies de entre 4 y 6 metros cuadrados. Los detectores sTGC fabricados en Chile corresponden a la sección QS1 del conjunto, y se unen a piezas hechas en China y Canadá para formar módulos mayores llamados wedges, que a su vez componen los sectores de la rueda completa.

¿Qué es un detector sTGC?

Un sTGC (small-strip Thin Gap Chamber) es una cámara de gas finísima que registra el paso de los muones. Cada cámara mide apenas unos milímetros de grosor y debe montarse con una precisión de 40 micrones —más fino que un cabello humano— para que la posición de cada partícula se mida con exactitud. Cuatro cámaras forman un "cuadruplete", la unidad que se envió al CERN.

03 · La fabricación

Mesas de granito, salas limpias y una pared demolida

Fabricar instrumentación de frontera en un país que no es miembro del CERN exigió levantar prácticamente desde cero un laboratorio de clase mundial. El equipo del CCTVal reconvirtió salas de clases en laboratorios, montó salas limpias y trajo maquinaria especializada desde Israel y Rusia. Todo el montaje debía hacerse con precisión micrométrica, lo que obligó a instalar mesas de granito con planicidad certificada.

  • ->Reconvertir salas de clases en laboratorios y salas limpias acondicionadas para el ensamblaje.
  • ->Crear una sala de rayos X con un brazo robótico para escanear cada detector (primero un Kuka, luego una máquina especializada traída desde Rusia).
  • ->Montar una máquina para pintar los cátodos con grafito y otra, traída desde Israel, para el devanado de la cámara de gas.
  • ->Instalar tres mesas de granito de cuatro toneladas con planicidad certificada, indispensables para el montaje con precisión micrométrica.
  • ->Demoler la pared del pasillo del subterráneo: las mesas se ingresaron "a pulso", entre diez personas y un montacargas como contrapeso, en una sola y larga jornada.

El detalle más recordado es también el más terrenal: para ingresar las tres mesas de granito de cuatro toneladas cada una, hubo que demoler la pared del pasillo del subterráneo del Edificio E. Con una estructura metálica para rotarlas, el trabajo "a pulso" de diez personas y un montacargas como contrapeso, cada mesa entró en una sola y larguísima jornada. Era agosto de 2013.

04 · La historia

Casi veinte años de colaboración entre la UTFSM y el CERN

Esta pieza no apareció de la nada. Es el resultado de una colaboración que partió en 2004 como un programa de intercambio de estudiantes y que fue creciendo hasta convertirse en una transferencia tecnológica completa. La llegada de los investigadores Will Brooks y Sergey Kuleshov en 2008, los contactos con el profesor George Mikenberg —uno de los creadores del sTGC— y el viaje de Rimsky Rojas al Instituto Weizmann en Israel en 2013 fueron los hitos que hicieron posible fabricar estos detectores en Chile.

2004Comienza la colaboración de la UTFSM con el CERN, primero como un programa de intercambio de estudiantes a través del Departamento de Electrónica.
2008Gracias a los contactos de Iván Schmidt, llegan al Departamento de Física los investigadores Will Brooks y Sergey Kuleshov, que crean el primer laboratorio de instrumentación para física de partículas de la universidad.
2012El mismo año en que el CERN anuncia el bosón de Higgs, contactos de Will Brooks con el profesor George Mikenberg —uno de los desarrolladores de la tecnología sTGC— permiten a Kuleshov conocer dónde se fabrican estos detectores. Nace el plan de construirlos en Chile.
2013Rimsky Rojas, recién titulado de Ingeniería Civil Electrónica, viaja al Instituto Weizmann (Israel) para hacer la transferencia tecnológica. En agosto se demuele una pared del Edificio E para ingresar las mesas de granito. El CERN aprueba el informe técnico de diseño de la New Small Wheel.
2014CONICYT (hoy ANID) firma un compromiso con el CERN para desarrollar esta tecnología en Chile. Peter Jenni, uno de los gestores históricos de ATLAS, visita la UTFSM y la PUC.
2015-2016Se contrata y entrena al primer equipo técnico. En 2016 salen los primeros módulos y una comisión de ATLAS, liderada por la Dra. Stephanie Zimmermann (QEPD), visita el CCTVal para certificar el control de calidad. Ese año se envía el primer cuadruplete al CERN.
2019La UTFSM otorga el Doctorado Honoris Causa a George Mikenberg por esta fructífera colaboración.
2020En plena pandemia se fabrican y testean los últimos módulos. En total, 36 cuadrupletes salen de Valparaíso rumbo a Ginebra.
Mayo 2021Se completa el montaje final de la New Small Wheel dentro del experimento ATLAS, en la frontera franco-suiza.
23 junio 2022El CERN entrega los ATLAS Outstanding Achievement Awards. Entre los premiados por completar la integración y el commissioning de la NSW está el ingeniero chileno Rimsky Alejandro Rojas Caballero.
05 · El reconocimiento

El premio del CERN, 2022

En mayo de 2021, los 36 cuadrupletes fabricados en Valparaíso ya estaban instalados dentro de ATLAS, formando parte de la New Small Wheel que hoy caza muones en el corazón del LHC. Un año después, el 23 de junio de 2022, el CERN entregó los ATLAS Outstanding Achievement Awards, los reconocimientos bienales a las contribuciones técnicas más destacadas de toda la colaboración.

Entre los premiados por completar la integración y el commissioning de la New Small Wheel dentro del Long Shutdown 2 estuvo el ingeniero chileno Rimsky Alejandro Rojas Caballero, de la UTFSM. Para los responsables del premio, sacar adelante el proyecto a tiempo fue obra de "cientos de personas dedicadas" que hicieron "un trabajo tremendo". Una de ellas trabajaba desde Valparaíso.

Para conmemorar esta fructífera colaboración, la UTFSM otorgó el Doctorado Honoris Causa a George Mikenberg en 2019.

Breve historia del proyecto sTGC — René Ríos, UTFSM
06 · El consorcio

Una pieza chilena en un esfuerzo de cinco países

Los sTGC fabricados en Chile no viajaron solos. El consorcio que produjo estos detectores reunió a instituciones de cinco países —Canadá, Chile, China, Israel y Rusia— cuyas piezas se ensamblaron para formar la rueda final. Que Chile, sin ser miembro del CERN en ese momento, ocupara un lugar en esa lista junto a potencias científicas es, en sí mismo, parte del logro.

La historia tiene además una continuidad reciente: en abril de 2026, Chile se convirtió en Estado Miembro Asociado del CERN, abriendo la puerta a una participación todavía mayor en experimentos como ATLAS. Pero mucho antes de ese tratado, los detectores hechos en Valparaíso ya estaban funcionando, en silencio, a cien metros bajo la frontera franco-suiza. A veces, para tocar los límites del universo, hay que demoler una pared en Valparaíso.

Fuentes

Lecturas y referencias