El gran detector Atlas ha registrado a la una de esta tarde las primeras colisiones de protones a la alta energía prevista de 7 Teraelectronvoltios (TeV), una potencia jamás alcanzada en ningún acelerador. Aplausos entusiastas y vítores han estallado en la sala de control de Atlas, primero, y pocos minutos después en el otro de los cuatro grandes detectores, CMS. A continuación, lo han logrado el LHCb y Alice. La alegría, tras varias horas de tensión, se ha extendido por la sala de control del LHC y por todo el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (junto a Ginebra). "Hemos visto trazas perfectas de las colisiones, el detector funciona estupendamente", ha dicho la física italiana Fabiola Gianotti, líder de Atlas. "Empieza una nueva era de la física de partículas. Este es un momento de emoción y quiero felicitar a los responsables del LHC por el excelente trabajo realizado con esta máquina única".
Las colisiones de dos haces de protones de 3,5 TeV cada uno comenzaron muy pronto esta mañana, pero el primer intento de lograr el hito falló debido a un problema detectado entre el LHC y el acelerador previo que disparó el sistema de protección de la máquina. La operación se reanudó a mediodía, con la subida paulatina de la energía de los haces hasta los 3,5 TeV previstos. A la una, apenas se había logrado alinear perfectamente los finísimos haces de partículas que circulan a casi la velocidad de la luz. Atlas estalló en aplausos al detectar las primeras colisiones.
"Estamos todos impresionados por el rendimiento del LHC", ha dicho Guito Tonelli, líder de CMS. "Y es especialmente gratificante ver lo bien que funcionan nuestros detectores, mientras los equipos de físicos en todo el mundo están ya analizando datos".
El director general del CERN, Rolf Heuer, ha felicitado a todos en el laboratorio de Ginebra por videoconferencia desde Japón, donde está junto al director científico del laboratorio, Sergio Bertolucci. "Es un momento fantástico para la ciencia, creo que es el principio de un largo y emocionante recorrido de la física de partículas", ha dicho Heuer.
Aunque los detectores han seguido registrando colisiones (unas 30 por segundo en Atlas, ha dicho Gianotti), los físicos e ingenieros siguen optimizando los haces de partículas, estabilizándolos, para mejorar los resultados. Pero todo el mundo se da por infinitamente satisfecho con el logro de las primeras colisiones.
Tras el primer encendido del acelerador en septiembre de 2008, un accidente grave provocado por un cortocircuito y que afectó gravemente a parte de los imanes que lo forman, interrumpió el plan de puesta en marcha. Un año se tardó en reparar los desperfectos. El pasado 20 de noviembre se puso de nuevo en marcha el LHC, con el primer haz de partículas circulando a 0.45 TeV. Diez días después, se aumentó ya la energía hasta 1,18 TeV. Cuando el 16 de diciembre se detuvieron estos primeros ensayos se había logrado hacer colisiones a 2,36 TeV. En este periodo inicial los detectores registraron más de un millón de colisiones, interesantes para calibrar los equipos pero aún sin descubrimientos científicos. Tras una parada para realizar ajustes, el LHC se encendió de nuevo el 28 de febrero, y el 19 de marzo se alcanzaron los 3,5 TeV. Un mes han tardado los expertos del CERN en hacer pruebas y estabilizar los haces antes de las primeras colisiones de hoy.
El plan futuro es tomar datos ininterrumpidamente durante 18 o 24 meses, con una breve parada a finales de este año, en los que se espera hacer los primeros descubrimientos científicos. Después se interrumpirá el funcionamiento del LHC para hacer las mejoras técnicas necesarias para iniciar una nueva fase de trabajo con el doble de energía: haces a 7 TeV para provocar colisiones a 14 TeV.
Fuente: Diario El Pais
martes, 30 de marzo de 2010
Arrancó el LHC y se logran las primeras colisiones de partículas a 7 TeV
martes, 30 de septiembre de 2008
El gran colisionador de Hadrones (LHC) - (parte VI)
Los experimentos: ATLAS
ATLAS : A Toroidal LHC ApparatuS (Aparato Toroidal LHC)
ATLAS es uno de los dos detectores polivalentes del LHC. Explorará un amplio abanico de ámbitos de la física, desde la búsqueda del bosón de Higgs a la de otras dimensiones, pasando por la búsqueda de partículas que puedan constituir la materia negra.
ATLAS, que comparte los mismos objetivos de física que el CMS, medirá datos comparables sobre las partículas creadas durante las colisiones: su trayectoria, su energía y su naturaleza. Una vez dicho esto, las soluciones técnicas y las configuraciones seleccionadas para los sistemas magnéticos de estos dos detectores son radicalmente distintas.
El detector ATLAS está caracterizado principalmente por su enorme sistema magnético toroidal. Dicho sistema está compuesto por ocho bobinas de imanes supraconductores de 25 metros de longitud, dispuestos cilíndricamente a lo largo del tubo del haz cuyo eje constituye el centro del detector. Durante la fase de explotación, el campo magnético queda confinado en el interior del espacio cilíndrico central delimitado por las bobinas.
Más de 1.700 científicos, que representan a 159 instituciones y 37 países, trabajan en el experimento ATLAS (marzo 2006).
El detector ATLAS:
Dimensiones : 46 metros de longitud, 25 metros de anchura, 25 metros de altura; ATLAS es el mayor detector jamás construido
Peso : 7.000 toneladas
Configuración : barril y tapones
Situación : Meyrin, Suiza.
Enlace:
Página web de ATLAS
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Parte I
Parte II
Parte III
Parte IV
Parte V
Crédito de la imagen: CERN
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lunes, 22 de septiembre de 2008
Encontraron una falla en la "Máquina de Dios"
La “Máquina de Dios” no se va a poder usar por dos meses ya que fue detectada una falla. El problema es que tiene una avería en el acelerador de partículas, justamente lo que traería las respuestas sobre el origen del cosmos.
¿Será que Dios no quiere que sepamos cómo fue creado el Universo? Lo cierto es que la investigación está suspendida debido a una fuga de helio líquido y para repararlo hace falta esperar al menos 60 días para que se pueda volver a poner en marcha este aparato, también conocido como el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por su sigla en inglés).
El acelerador de la máquina empezó a funcionar el 10 de septiembre pero duró sólo una semana porque los que manejan este aparato prefirieron apagarlo cuando encontraron un problema eléctrico. Después, se volvió a poner en funcionamiento, pero ayer de nuevo tuvo que ser dado de baja el trabajo de este millonario invento construido en la frontera entre Francia y Suiza.
Lo importante es que ninguna persona estuvo en riesgo. Hay muchos que se encuentran trabajando ahí, entre ellos algunos científicos argentinos que fueron seleccionados por sus capacidades.
¿Sabremos algún día los secretos del Universo o nos quedaremos con las ganas?
viernes, 19 de septiembre de 2008
El gran colisionador de Hadrones (LHC) - (parte V)
Los experimentos: ALICE
ALICE : A Large Ion Collider Experiment (Gran Experimento de Colisionador de Iones)
Para el experimento ALICE, el LHC hará entrar en colisión iones de plomo a fin de recrear en laboratorio las condiciones que reinaban justo después del Big Bang. Los datos obtenidos permitirán estudiar la evolución de la materia desde el nacimiento del Universo hasta nuestros días.
Toda la materia ordinaria presente en el Universo actual está compuesta por átomos. Cada átomo está constituído por un núcleo compuesto de protones y de neutrones, y rodeado por una nube de electrones. Los protones y los neutrones, por su parte, están formados por quarks.
Los quarks son partículas fundamentales. Siempre se les encuentra en grupos de tres o cuatro, o en parejas quark-antiquark, enlazados entre ellos por partículas llamadas gluones. Debido a ese enlace increíblemente potente, nunca se ha observado ningún quark aislado.
Las colisiones que se producirán en el LHC generarán temperaturas más de 100.000 veces superiores a las que reinan en el centro del Sol. Los físicos esperan que de esta manera los protones y los neutrones se “fundirán”, liberando los quarks de la influencia de los gluones y creando un estado de la materia denominado plasma de quarks y de gluones. Ese estado probablemente existió justo después del Big Bang, cuando el Universo todavía era extremadamente cálido. Las partículos que se encuentran hoy en abundancia en el Universo (los protones y los neutrones) se habrían formado en ese plasma.
Una colaboración de más de 1.000 científicos que representan a 94 institutos y 28 países trabaja en el experimento ALICE (marzo 2006).
El detector ALICE:
Dimensiones : 26 metros de longitud, 16 metros de anchura, 16 metros de altura.
Peso : 10.000 toneladas
Configuración : tonel central más espectrómetro de muones de ángulo pequeño de un solo brazo.
Situación: St Genis-Pouilly, France.
Pagina Web de ALICE
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Parte III
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miércoles, 17 de septiembre de 2008
El gran colisionador de Hadrones (LHC) - (parte IV)
Los experimentos
Los seis experimentos del LHC son colaboraciones internacionales que reunen a científicos de institutos de todo el mundo. Cada experimento es distinto y se caracteriza por su detector de partículas.
Los dos experimentos mayores, ATLAS y CMS, van equipados con detectores polivalentes destinados a analizar la miríada de partículas producidas durante las colisiones en el interior del acelerador, y estudiar así los aspectos más diversos de la física. Esos dos detectores, concebidos de forma independiente, permiten situar las informaciones en caso de descubrimiento.
Dos experimentos de dimensión mediana, ALICE y LHCb, van equipados con detectores especializados y analizarán fenómenos específicos durante las colisiones en el LHC.
Otros dos experimentos de dimensión claramente menor, TOTEM y LHCf, estudiarán los hadrones que escapan por poco a una colisión frontal. En efecto, cuando dos haces que circulan en sentido opuesto alcanzan el punto de colisión, sólo entrechocan algunas partículas. Otras se rozan, mientras que la gran mayoría continúa su ruta sin encontrarse con otras partículas. Las que únicamente se rozan se desvían muy ligeramente de la trayectoria del haz: son las “partículas de ángulo pequeño” analizadas por TOTEM y LHCf.
Los detectores ATLAS, CMS, ALICE y LHCb están instalados en el interior de cuatro enormes cavernas situadas a lo largo del anillo del LHC. Los detectores del experimento TOTEM están situadas cerca del detector CMS, y los del experimento LHCf están cerca del detector ATLAS.
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Crédito de la imagen: CERN
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lunes, 15 de septiembre de 2008
El gran colisionador de Hadrones (LHC) - (parte III)
El LHC, el acelerador de partículas mayor y más potente del mundo, es el último eslabón del complejo de aceleradores del CERN (Organización Europea de Investigación Nuclear). Consiste en un anillo de 27 km de circunferencia formado por imanes supraconductores y por estructuras aceleradoras que aumentan la energía de las partículas que circulan por él. En el interior del acelerador, dos haces de partículas circulan a energías muy altas y a una velocidad cercana a la de la luz antes de entrar en colisión una con otra. Los haces circulan en sentido opuesto, en tubos distintos situados bajo un vacío de alto nivel (ultravacío). Son guiados a lo largo del anillo del acelerador por un potente campo magnético, generado por electroimanes supraconductores. Estos últimos se componen de bobinas de un cable eléctrico especial que funciona en estado de supraconductor, es decir, conduciendo la electricidad sin resistencia ni pérdida de energía. Para ello, los imanes deben ser enfriados a -271ºC, una temperatura más fría que la del espacio intersideral. Es la razón por la cual una gran parte del acelerador está conectada a un sistema de distribución de helio líquido que enfría los imanes así como otros sistemas anexos.
Para dirigir los haces a lo largo del acelerador se utilizan millares de imanes de tipos y de dimensiones diferentes. Entre ellos los imanes principales, entre los que se encuentran 1234 imanes bipolares de 15 metros de longitud utilizados para curvar la trayectoria de lo shaces, y 392 imanes cuadripolares de 5 a 7 metros de longitud que concentran los haces. Justo antes de la colisión, se utiliza otro tipo de imán para “pegar” las partículas unas a otras, con el fin de aumentar las probabilidades de colisión. Esas partículas son tan minúsculas que hacerlas entrar en colisión equivale a lanzar dos agujas, una contra otra, desde una distancia de 10 km.
Todos los sistemas de control del acelerador y de su infraestructura técnica están agrupados en el Centro de Control del CERN. Desde allí se activarán las colisiones de los haces en el centro de los detectores de partículas.
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jueves, 11 de septiembre de 2008
El gran colisionador de Hadrones (LHC) - (parte II)
Algunas preguntas sin respuesta
¿Por qué el LHC?
El LHC fue construido para ayudar a los científicos a responder a ciertas preguntas esenciales de la física de las partículas para las que todavía no hay respuesta. La energía sin precedentes que alcanzará podría incluso revelar resultados completamente inesperados.
A lo largo de los últimos decenios, los físicos han podido describir cada vez con más precisión las partículas fundamentales que constituyen el Universo, así como sus interacciones. Esta comprensión del Universo constituye el modelo standard de la física de partículas. Pero tal modelo presenta fallos y no lo explica todo. Para llenar esas lagunas, los científicos necesitan datos experimentales y el LHC les permitirá superar la siguiente etapa.
La obra inacabada de Newton: ¿qué es la masa?
¿De dónde procede la masa? ¿Por qué esas minúsculas partículas tienen su propia masa? La pregunta ha sido objeto de debates.
La explicación más plausible podría ser el papel del bosón de Higgs, una partícula esencial para la coherencia del modelo standard. Teorizada por primera vez en 1964, esta partícula nunca ha sido observada hasta ahora.
Los experimentos ATLAS y CMS buscarán las señales de esta partícula.
Un problema invisible: ¿de qué está constituido el 96% del Universo?
Todo lo que vemos en el Universo, desde las hormigas hasta las galaxias, está constituido por partículas ordinarias. Esas partículas se denominan colectivamente materia, y forman el 4% del Universo. Se cree que el resto del Universo está constituido por materia negra y energía oscura, pero por desgracia éstas son difíciles de detectar y de estudiar si no es a través de las fuerzas gravitacionales que ejercen. La exploración de la naturaleza de la materia negra y de la energía oscura es, hoy por hoy, uno de los mayores desafíos de la física de partículas y de la cosmología.
Los experimentos ATLAS y CMS buscarán partículas supersimétricas a fin de ensayar una hipótesis plausible sobre la naturaleza de la materia negra.
El favoritismo de la Naturaleza: ¿por qué no hay más antimateria?
Vivimos en un mundo hecho de materia; todo en el Universo, incluidos nosotros, está constituido por materia. La antimateria es como la hermana gemela de la materia, pero con una carga eléctrica opuesta. Durante el Big Bang que marcó el nacimiento del Universo, debieron producirse materia y antimateria en cantidades iguales. No obstante, cuando las partículas de materia y de antimateria se encuentran, se aniquilan mutuamente y se transforman en energía. De una forma u otra, una ínfima fracción de materia debió persistir para formar el Universo en el cual vivimos hoy, y en el que prácticamente no subsiste antimateria. ¿Por qué la Naturaleza parece tener preferencia por la materia en detrimento de la antimateria?
El experimento LHCb buscará las diferencias entre materia y antimateria y contribuirá a responder a esta pregunta. Experimentos precedentes ya revelaron una ligera diferencia de comportamiento, pero lo que se ha observado hasta hoy está lejos de ser suficiente para explicar el aparente desequilibrio materia-antimateria en el Universo.
Los secretos del Big Bang: ¿qué aspecto tenía la materia en los primeros instantes del Universo?
La materia podría tener como punto de origen un cóctel caliente y denso de partículas fundamentales, formado una fracción de segundo después del Big Bang. Los físicos creen que en aquel instante había más tipos de partículas fundamentales que las que quedan hoy. A fin de estudiar las partículas que ya no existen, el experimento ALICE utilizará el LHC para recrear condiciones similares a las que reinaban justo después del Big Bang. El detector ALICE ha sido especialmente concebido para analizar un estado particular de la materia, denominado plasma de quarks y de gluones, que se cree existió justo después de la creación del Universo.
Mundos ocultos: ¿existen verdaderamente otras dimensiones?
Einstein demostró que las tres dimensiones del espacio están ligadas al tiempo. Teorías más recientes proponen la existencia de otras dimensiones espaciales ocultas; la teoría de las cuerdas, por ejemplo, postula la existencia de seis dimensiones espaciales suplementarias que todavía no habrían sido observadas nunca. Podrían ser detectadas a energías muy altas, y por esa razón los datos recogidos por todos los detectores serán cuidadosamente analizados a fin de no pasar por alto ningún indicio de otras dimensiones.
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