Miércoles 14 de Septiembre de 2016 - 03:19 PM

Ingenieros de la UIS diseñan microchip que ayudará a descifrar el origen del universo

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Ingenieros de la UIS diseñan microchip que ayudará a descifrar el origen del universo
El microchip tiene en promedio 10 mil dispositivos, que caben en el grosor de dos hebras de cabello.

Ingenieros electrónicos de la Universidad Industrial de Santander, UIS, fueron invitados a participar de uno de los grandes experimentos para la humanidad que busca descifrar los primeros instantes del universo. El grupo de investigación Onchip de la UIS desarrolla microchips para la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, con el fin de ayudar a verificar la existencia del plasma solar.

Un microchip, como el que desarrolla el grupo de investigación Onchip para detectar la existencia del también conocido plasma quarkon-gluon, tiene en promedio 10 mil dispositivos, que caben en el grosor de dos hebras de cabello. Diseño y puesta en fabricación de los que el equipo es pionero en Colombia y con los cuales ayudarán a actualizar la tecnología del experimento astrofísico para el que colabora.

Elkim Roa, profesor de la UIS y líder de Onchip, explicó que “el grupo trabaja remotamente desde Bucaramanga para el experimento ALICE, lo que significa colaborar para uno de los cuatro proyectos más importantes que se desarrollan en las instalaciones del CERN en Suiza”.

En síntesis, el propósito del experimento ALICE es verificar la existencia del plasma quarkon-gluon o plasma solar, un estado de la materia que los científicos e investigadores creen es la estructura fundamental de los orígenes del universo. Dicha verificación requiere de chips especializados, campo en el que están involucrados los ingenieros colombianos.

¿En qué consiste el trabajo de los colombianos?

El CERN, con su sede en Ginebra, Suiza, es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas del mundo. Sin precedentes, este centro científico alberga debajo de sus instalaciones un anillo de 27 kilómetros de circunferencia, llamado el Gran Colisionador de Hadrones, LHC por sus siglas en inglés. En el Gran Colisionador de Hadrones,  partículas subatómicas como los protones, circulan con una velocidad cercana a la de la luz y producen decenas de millones de colisiones por segundo. Este experimento pretende recrear las condiciones de los primeros instantes de la creación del Universo, donde se cree se produjo una gran descarga de energía.

El gigantesco anillo donde colisionan millones de millones de partículas involucra cuatro grandes proyectos: ATLAS, LHCg, CMS y ALICE. El experimento ALICE está encargado de examinar la colisión de dichas partículas y verificar la existencia del plasma solar; un estado de la materia que se cree es similar a las condiciones de la fracción de segundo después del Big Bang y que explicaría la formación de las partículas hasta ahora conocidas.

Para identificar el plasma quark-gluon son necesarios un conjunto de circuitos integrados, que detecte las trayectorias de las partículas que colisionan entre sí al interior de ese gran anillo y que además las midan y rastreen. “Estos microchips se ubican en una de las paredes angulares del gran anillo subterráneo y son parte del dispositivo principal de ALICE, en el que nosotros colaboramos y estamos desarrollando un compresor de datos”, explica Jairo Güiza, miembro de Onchip.

¿Cuándo estará listo el chip?

El chip que detectará esa cantidad de colisiones y comprimirá esa abundancia de información necesita crear tres versiones antes de su puesta en funcionamiento. A la fecha, “el prototipo número dos está bajo pruebas en la Universidad de Sao Paulo y se espera que el conjunto de circuitos definitivo esté montado al interior de ALICE a finales de 2018”, asegura el líder del grupo.

Con este gran avance se pavimentará el camino que dará respuesta al origen del Universo, el mismo que ha posibilitado la creación del internet como hoy se conocer, el descubrimiento de nuevas partículas, el bosón de Higgs y muchas otras aplicaciones. Solo que esta vez tendrá la colaboración del grupo colombiano de investigación Onchip.

Relevancia del equipo y su chip

Cuatro profesores y doctores, cuatro estudiantes de doctorado y dos magísteres dedicados a la microelectrónica junto con estudiantes de último año de ingeniería conforman el equipo Onchip. Específicamente, son ellos los que trabajan octubre de 2015 para ALICE, dado su conocimiento en el diseño y puesta en fabricación de chips.  Estos ingenieros tienen experiencia de trabajo para empresas como Intel, Samsung, NXP. Además de ser egresados de universidades como la de Delft en Holanda o de Purdue en Estados Unidos, por nombrar algunos ejemplos.

Sin embargo, la oportunidad de colaborar en estas instancias y ser parte de la historia de la humanidad responde al desarrollo que empezó en la Universidad de Sao Paulo, en Brasil, con el proyecto SAMPA. Este llegó a la UIS a través del colombiano y doctor en microelectrónica Hugo Hernández, quien posteriormente sería vinculado a la UIS y continuaría desde allí con el trabajo bajo el liderazgo de Elkim Roa, cabeza de Onchip.

SAMPA es en sí el proyecto que renovará la tecnología que utiliza en la actualidad el experimento ALICE en su detector TPC (Time Projection Chamber), cámara en la que colisionan las partículas. Ya que por el momento los datos recolectados son leídos a una velocidad de 3.500 colisiones por segundo, pero lograr el estado de plasma solar necesita de mayor rendimiento de esta tecnología. Con ese reto en mente es que Onchip trabaja bajo el marco de SAMPA para crear un chip que sea capaz de registrar 50.000 colisiones por segundo, es decir, 14 veces más que la vigente dentro del CERN, y que genere mayor cantidad de información para analizar.

Hasta diciembre del año pasado eran solo tres los grupos colombianos vinculados al CERN: La Universidad de los Andes, la Universidad Antonio Nariño y un equipo de la Universidad Nacional. Todos ellos enfocados en física teórica y pagando en algún porcentaje para recibir los beneficios de la Organización.

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Publicada por: Ángela Sampayo Montañez, Especial Vanguardia.com
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