El Gran Colisionador de Hadrones

El Gran Colisionador de Hadrones



El Gran Colisionador de Hadrones

El Gran Colisionador de Hadrones La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) es el laboratorio más grande del mundo y se dedica a la búsqueda de la ciencia fundamental (la World Wide Web fue creada en el CERN en 1989 por el científico británico Tim Berners-Lee). Fue fundada en 1954 y está situada a 330 pies por debajo de la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. 

Los ingenieros y físicos que trabajan en el laboratorio utilizan los instrumentos científicos más grandes y complejos del mundo para estudiar los componentes básicos de la materia. Se han creado aceleradores y detectores de partículas especialmente diseñados para que las partículas choquen entre sí a una velocidad cercana a la de la luz, lo que proporciona a los físicos una valiosa información sobre cómo interactúan las partículas y las leyes fundamentales de la naturaleza. 

Uno de los proyectos que se están llevando a cabo en la instalación es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que es el acelerador de partículas más potente jamás construido. LHC significa: Grande debido a su tamaño (aproximadamente 27 kilómetros de circunferencia), Hadrón porque acelera los protones o iones, que son hadrones, y Colisionador porque estas partículas forman dos haces que viajan en direcciones opuestas, que chocan en cuatro puntos donde se cruzan los dos anillos de la máquina. 

El Gran Colisionador de Hadrones


El acelerador de partículas más ambicioso y potente construido hasta la fecha, el LHC permite a los científicos reproducir las condiciones que existían en una milmillonésima de segundo después del Big Bang. 

Acelera los finos haces de partículas a un bigote por debajo de la velocidad de la luz y podría desenterrar los orígenes de la masa, arrojar luz sobre la materia oscura, exponer simetrías ocultas del universo y posiblemente encontrar dimensiones adicionales del espacio.

Historia


El concepto de construir el LHC cobró vida en la década de 1980, cuando se estaba diseñando y construyendo el Gran Positrón Electrónico (LEP). Los grupos del CERN pasaron muchos años investigando los aspectos técnicos y los requisitos físicos de dicha máquina y, finalmente, en diciembre de 1994, el consejo de administración del CERN votó a favor de la construcción del LHC. 


Inicialmente, el proyecto se planificó en dos etapas debido a las limitaciones presupuestarias. Sin embargo, tras las contribuciones de Japón, los Estados Unidos, la India y otros Estados no miembros, se permitió que el proyecto prosiguiera en una sola fase.

Entre 1996 y 1998, cuatro experimentos -Alice, ATLAS, CMS y LHCb- recibieron la aprobación oficial y se iniciaron los trabajos de construcción en estos cuatro sitios.

Componentes

El LHC utiliza el túnel que se construyó originalmente para el LEP, que fue desmantelado en el año 2000. La decisión se basó en el hecho de que era más barato excavar un túnel que adquirir el terreno para construir en la superficie y el impacto en el paisaje se reduce al mínimo. El escudo proporcionado por la tierra también proporcionaba un buen escudo para la radiación.

Recorre 27 kilómetros en un túnel circular y pesa más de 38.000 toneladas. El LHC también se compone de los detectores, que se asientan en 4 grandes cámaras en puntos alrededor del túnel del LHC y la GRID, que es una red global de ordenadores y software esencial para procesar los datos registrados por los detectores del LHC.

El Gran Colisionador de Hadrones


Los imanes superconductores que guían el anillo del acelerador están hechos de bobinas de cable eléctrico especial que opera en un estado superconductor, conduciendo eficientemente la electricidad sin resistencia o pérdida de energía.

Esto se consigue enfriando los imanes a -271,3°C (una temperatura más fría que la del espacio exterior). El acelerador está conectado a un sistema de distribución de helio líquido, que enfría los imanes, así como a otros servicios de suministro. El LHC también dispone de tres sistemas de vacío: vacío aislante para criomagnetos, vacío aislante para la línea de distribución de helio y vacío de haz.

El Centro de Control del CERN alberga los controles del acelerador, sus servicios e infraestructura técnica. Desde el centro de control, los haces dentro del LHC colisionan en cuatro puntos alrededor del anillo del acelerador.


Cómo funciona

Los colisionadores aceleran las partículas a altas velocidades en haces de aproximadamente 2 milímetros de ancho y luego dirigen los haces para que colisionen frontalmente en los puntos de colisión en el corazón de los detectores.

Antes de la colisión, se utiliza un imán para acercar las partículas para aumentar las posibilidades de colisión.

Las partículas en el colisionador son protones o núcleos de plomo que tienen cargas positivas y pueden ser dirigidas mediante el uso de campos magnéticos apropiados. Cada haz está formado por cerca de 3.000 haces de partículas y cada haz transporta hasta 100.000 millones de partículas. Cuando los racimos se cruzan, se producen un máximo de 20 colisiones entre 200 mil millones de partículas.



Los detectores se colocan alrededor de los puntos de colisión, lo que permite a los científicos identificar estas nuevas partículas mediante el seguimiento de su comportamiento. Siguen los millones de colisiones y nuevas partículas producidas cada segundo y pueden identificar nuevas partículas interesantes y sus características distintivas.

Los investigadores pueden entonces vislumbrar la estructura fundamental del Universo y más atrás en su historia a partir de la energía producida en las colisiones.

En este momento el LHC ha sido cerrado y está recibiendo una actualización masiva que se espera que aumente su energía de partículas de ocho trillones de electro-voltios a 14 trillones de electro-voltios. Se reabrirá en 2015 y los científicos e ingenieros prevén que podrán descubrir mucho más.


A quién beneficia


El CERN es una asociación entre 20 Estados europeos y muchos países no europeos. El proyecto del LHC ha reunido a unos 670 científicos representantes de 65 universidades y laboratorios de 16 países con el apoyo de unos 250 técnicos e ingenieros.

Ha presentado una oportunidad única de formar a una clase mundial de científicos e ingenieros.

El Gran Colisionador de Hadrones


El conocimiento, la experiencia y la tecnología que se desprenden de este proyecto pueden aplicarse directamente al desarrollo de nuevas tecnologías médicas, industriales y de consumo.

Si bien es posible que los beneficios de este experimento no se vean hasta dentro de varios años, cualquier respuesta que se pueda encontrar proporcionará una nueva comprensión del mundo físico y podría ayudar a las generaciones futuras.


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