Preparando las cámaras de tubos de deriva de CMS para sobrevivir al chaparrón de radiación en el LHC de alta luminosidad (HL-LHC)

La colaboración CMS (Solenoide Compacto de Muones) del colisionador LHC (Gran Colisionador de Hadrones) en el CERN (Laboratorio Europeo para la Física de Partículas) acaba de concluir la instalación de un sistema de blindaje destinado a mantener las cámaras de muones más externas protegidas de la radiación de fondo presente en la caverna experimental durante las colisiones.  El CIEMAT, a través de la Unidad CFP (CIEMAT Física de Partículas), participa en el experimento CMS desde sus comienzos. Las cámaras de muones DT MB4, que cubren la capa exterior de la zona central de CMS, o barril, comenzarán la próxima ronda de toma de datos de LHC (llamada Run 3),  que comenzará dentro  de un año aproximadamente, protegidas por dicho nuevo blindaje, cuya instalación se ha completado en octubre de 2020. La instalación se llevó a cabo de forma intermitente a lo largo de más de un año y medio durante la presente parada técnica llamada LS2 (Long Shutdown 2, que tiene lugar entre 2019 y 2021).  El experimento CMS, en el que el grupo de altas energías del CIEMAT participa desde sus comienzos, está funcionando en el acelerador LHC en Ginebra, Suiza, desde hace más de una década. El ciclo de Seguir leyendo

Las ventajas del heliostato de foco lineal

El heliostato de foco lineal, es decir, dotado de óptica cilíndrica y montura pseudo-horizontal, supone un cambio de paradigma en el diseño del heliostato. Fue desarrollado por personal investigador del CIEMAT como alternativa al heliostato convencional de óptica esférica y montura horizontal. Se partió de la base de que la forma de la imagen proporcionada por el heliostato debe estar necesariamente ligada a las características del receptor solar para el que se va a utilizar, al igual que cualquier otro componente industrial de la planta. Más específicamente, en este paradigma de heliostato se introdujeron elementos que permitían adaptar la distribución de irradiancia solar proyectada por el heliostato sobre la superficie de un receptor cilíndrico, entonces en proyecto por la empresa española SANLÚCAR SOLAR S.A. del Grupo Abengoa. En este nuevo modelo se introdujeron elementos que permitían una distribución lineal de irradiancia solar reflejada en la superficie del receptor, además de mantenerla suficientemente estable a lo largo del día. El cambio conceptual del heliostato estuvo condicionado por el requerimiento de operación del receptor solar. Se precisaba un mapa de irradiancia sobre la superficie del receptor solar esencialmente plano y elongado. Para lograrlo se propuso un cambio de paradigma en el diseño Seguir leyendo

El CIEMAT logra fabricar la primera célula solar con grafeno en su electrodo

Un equipo de investigación de la Unidad de Energía Solar Fotovoltaica (UESF) del Departamento de Energía del CIEMAT logra por primera vez incorporar el grafeno en el electrodo de una célula de heterounión de silicio, en el marco del proyecto del Plan Estatal, DIGRAFEN (Dispositivos de Grafeno para la mejora de las Energías Renovables). Durante estos últimos años, el grafeno es uno de los temas de investigación que más interés está suscitando en la comunidad científica, protagonizando una de las mayores iniciativas europeas conocidas hasta la fecha, la Graphene Flagship. Las propiedades excepcionales de los materiales grafénicos se ponen de manifiesto con el fin de demostrar que su uso mejora las prestaciones de las tecnologías existentes, hecho que comienza a ser una realidad especialmente en el sector de la electrónica. En el proyecto DIGRAFEN de la convocatoria RETOS de investigación del 2017 la UESF participa activamente formando consorcio con el Departamento de Tecnología del CIEMAT, en concreto la División de Electrónica y la División de Química, y con el Instituto de Sistemas Optoelectrónicos y Microtecnologías (ISOM), perteneciente a la Universidad Politécnica de Madrid. En este proyecto se pretende avanzar no solo en el conocimiento del grafeno, sino también en su aplicabilidad en Seguir leyendo

De la época romana a hoy, la contaminación minera en España

Un estudio liderado por el CIEMAT y la Agencia Estatal CSIC (Consejo Superior de Investigaciones Científicas) muestra que los niveles de plomo en la atmósfera de la Península Ibérica durante el período romano pudieron ser superiores a los niveles actuales. La actividad minera para la extracción de plomo y plata en el sur de España sería la fuente de emisión más probable de los altos niveles de plomo en la atmósfera. El análisis de los sedimentos del lago Marboré, situado a más de 2600 m de altitud, en el Parque Nacional de Ordesa y Monte Perdido (Huesca), ha permitido reconstruir la contaminación atmosférica de los últimos 3000 años. Las masas de aire que transportaban estos metales pesados (plomo, mercurio y cobre) atravesarían la Península Ibérica en menos de tres días, depositándose en los ibones pirenaicos (pequeños lagos de montaña de origen glaciar en los Pirineos). La extracción de mercurio en Almadén, Ciudad Real, la mina de este elemento más importante del mundo, durante los últimos 500 años ha triplicado los niveles naturales de mercurio en la atmósfera. Este estudio ha sido liderado por equipos de investigación del CIEMAT y del CSIC, participando también equipos del Instituto Nacional de Tecnología Aeroespacial Seguir leyendo

Instrumentación avanzada para la monitorización de la contaminación atmosférica en Madrid

Desde el mes de julio de 2020 se encuentra operativo en el CIEMAT el instrumento MAX-DOAS-2D,  que permitirá realizar una monitorización bidimensional de la contaminación atmosférica en el área de Madrid. Este instrumento ha sido desarrollado por el Grupo de Química Atmosférica y Clima, AC2-CSIC, en el marco del proyecto TIGAS-CM (Tecnologías de vanguardia para la investigación en Aerosoles y Gases Atmosféricos), financiado por el Programa Proyectos Sinérgicos de la Comunidad de Madrid (Y2018/EMT-5177). El proyecto TIGAS-CM tiene por objetivo la utilización y desarrollo de tecnologías de vanguardia para la investigación en aerosoles y gases atmosféricos. El proyecto aborda dos líneas de investigación relacionadas con dos de las mayores amenazas ambientales para nuestra sociedad: el Cambio climático y la Calidad del aire y permitirá mejorar la comprensión de los procesos atmosféricos relacionados con los aerosoles y gases traza, sus propiedades físico-químicas y su distribución espacial. En cuanto al Cambio climático, los resultados que se obtengan contribuirán a reducir la incertidumbre asociada a la descripción de los procesos, mejorar las estimaciones del forzamiento radiativo, así como a conocer las causas de la variabilidad climática. En la línea de Calidad del aire, el instrumento MAX-DOAS-2D permitirá obtener información sobre la distribución vertical de numerosos Seguir leyendo

Primera evidencia de que el bosón de Higgs interactúa con la “segunda generación” de partículas

Los experimentos ATLAS y CMS del CERN observan por primera vez cómo el bosón de Higgs se desintegra en muones, partículas elementales emparentadas con el electrón. Las colaboraciones científicas de los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN han obtenido nuevos resultados que muestran cómo el bosón de Higgs se desintegra en dos muones, unas partículas elementales similares al electrón pero más pesadas. Los resultados, presentados de forma virtual en la mayor conferencia de física de partículas del mundo, ICHEP, a principios de agosto y de forma presencial hoy en el CERN, son los primeros que observan al bosón de Higgs interactuando con partículas elementales de la ‘segunda generación’ como son los muones, un fenómeno extremadamente infrecuente. Según los resultados presentados hoy en un seminario en la sede del CERN, Laboratorio Europeo de Física de Partículas en Ginebra (Suiza), sólo uno de cada 5000 bosones de Higgs que se producen en el mayor acelerador de partículas del mundo, el LHC, se desintegra en una pareja de muones. El muon es una de las partículas elementales de la ‘segunda generación’ del Modelo Estándar, teoría que describe los elementos que componen todo lo que vemos en el Seguir leyendo

Impacto del polen en la energía solar fotovoltaica

A primeros de julio se publicó un estudio en la prestigiosa revista Applied Sciences (MDPI) firmado por personal investigador del CIEMAT (Carlos Sanz Saiz, Jesús Polo Martínez y Nuria Martín Chivelet) sobre la influencia del impacto de la suciedad orgánica debida al polen con respecto a la generación de energía solar fotovoltaica; esta investigación se enmarca en el contexto del proyecto PVCastSOIL de la iniciativa RETOS 2017 del Ministerio de Ciencia e Innovación. En el estudio se publican resultados preliminares de una prueba de ensuciamiento artificial (artificial soiling test) realizada con polen de ciprés, lo que concluyó en una alta pérdida de transmitancia óptica. En las conclusiones del estudio se indica que el polen puede causar, principalmente en primavera, problemas de ensuciamento a escala local, lo que puede afectar de forma considerable al rendimiento de los sistemas fotovoltaicos incluso en zonas urbanas, ya que hay un gran número de árboles y plantas ornamentales anemófilas (es decir, polinizadas por acción del viento) que dispersan grandes cantidades de polen en la atmósfera. Si bien es cierto que los módulos fotovoltaicos pueden «lavarse» con la lluvia, en ciertas ocasiones ésta puede resultar insuficiente y no proporcionar la deseada limpieza, por lo que la Seguir leyendo

Primera evidencia de la interacción del bosón de Higgs con el muon

Los experimentos CMS  y ATLAS del CERN presentaron en la conferencia ICHEP 2020 (International Conference on High Energy Physics) resultados que muestran claramente por primera vez evidencia de que el bosón de Higgs  se desintegra en dos muones. Los muones son partículas elementales similares a los electrones pero con una masa unas doscientas veces superior.  ICHEP 2020, 40ª Conferencia Internacional de Física de Altas Energías, es uno de los eventos de referencia en el campo de la Física de Partículas. Este año por motivos de seguridad se está desarrollando de forma 100 % virtual. La medida de este nuevo canal de desintegración del bosón de Higgs supone uno de los resultados más relevantes que los experimentos del CERN presentan este año en ICHEP. El grupo de Física de Partículas CIEMAT-FP es miembro de la colaboración CMS. El proceso por el que un bosón de Higgs se desintegra en un par de muones es un fenómeno poco frecuente, que solo experimenta uno de cada 5000 bosones de Higgs. Estos nuevos resultados tienen una importancia fundamental, ya que demuestran por primera vez que el bosón de Higgs interactúa con partículas elementales de la segunda generación de partículas elementales. Los experimentos ATLAS y CMS han analizado este canal de forma independiente. La contribución del Seguir leyendo

Primeros resultados experimentales con cámaras de alta velocidad del proyecto Prometeo UC3M-CIEMAT

La interconexión de desarrollos en áreas separadas de la ciencia es crucial para abordar algunos de los grandes desafíos científicos y sociales que tenemos por delante. Planteamientos interdisciplinares permiten conectar áreas de conocimiento alejadas de tal manera que avances dentro de las islas de conocimiento especializado pueden expandirse a otros campos de la ciencia. Este es el objetivo del proyecto PROMETEO financiado en el marco de la convocatoria de proyectos sinérgicos de I+D de la Comunidad de Madrid: interconectar a la comunidad de plasmas de fusión nuclear (Laboratorio Nacional de Fusión, CIEMAT) con la comunidad de plasmas de propulsión espacial (Depto. de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial, Universidad Carlos III de Madrid, UC3M).   A finales del año 2019 se trasladó un equipo de cámara de alta velocidad, habitualmente utilizado en el dispositivo Stellarator TJ-II de fusión por confinamiento magnético ubicado en el CIEMAT, al laboratorio del Dpto. de Bioingeniería e Ingeniería Aeroespacial (UC3M) para realizar los primeros experimentos de visualización 2-D de estructuras turbulentas en un motor de propulsión de plasma tipo Helicón (figuras 1 y 2). Los ensayos, liderados por Eduardo de la Cal (CIEMAT) y Jaume Navarro-Cavallé (UC3M), fueron exitosos alcanzándose los objetivos propuestos: visualizar el plasma con tiempos comparables a los característicos Seguir leyendo