Qué saber del acelerador de partículas más grande y potente del mundo, que se reinicia por completo el martes

Se está preparando para revolucionar una vez más nuestro conocimiento del Universo. Se espera que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN alcance su máxima potencia el martes 5 de julio. Después de tres años de inactividad por trabajos de mantenimiento y mejora, se reinició el 22 de abril. Franceinfo presenta el acelerador de partículas más grande del mundo, este templo del estudio de lo infinitamente pequeño.

Tiene 27 km de largo y 100 metros de profundidad.

El LHC es un anillo de 27 km enterrado a 100 m de profundidad, en la frontera entre Francia y Suiza, no lejos de Ginebra. Si el dispositivo está enterrado a esa profundidad, es «para evitar la contaminación de partículas cósmicas que podrían perturbar los experimentos», como explica Cern en este vídeo de presentación del experimento LHCb. El acceso al acelerador de partículas es muy seguro: antes de tomar el ascensor que lo conecta con la superficie, un dispositivo escanea el iris de los visitantes.

¿Por qué son necesarios instrumentos tan grandes para estudiar lo infinitamente pequeño? En breve, explique Comisión de Energía Atómica y Energías Alternativas (TEC), las partículas se comportan como ondas u ondas. Según la mecánica cuántica, la energía es inversamente proporcional a la longitud de onda. Es por eso que trabajar con longitudes de onda cortas requiere una cantidad de energía extremadamente grande.

Es escenario de colisiones (muy) violentas

El LHC es un colisionador. En su interior, los físicos impulsan protones, partículas ubicadas en los núcleos de los átomos. En el anillo circulan dos haces de protones, cada uno en una dirección. Se mueven casi a la velocidad de la luz, chocan y explotan. Cuanto más violentas son estas colisiones, más permiten que las partículas se rompan y ayudan a los científicos a identificar sus componentes y sus interacciones.

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Después de tres años de trabajo, el LHC alcanzará su máxima potencia de colisión de 13,6 teraelectronvoltios (TeV). Esto no tiene precedentes, señala Laurent Vacavant, subdirector científico del Instituto Nacional de Física Nuclear y Física de Partículas. Pero ¿a qué corresponde? “Es muy difícil de ilustrar porque son unidades de energía muy específicas de nuestro campo. Son energías infinitesimales”él admite. “Para hacernos una idea, muchas veces comparamos esta energía con la que necesita gastar un mosquito para mantenerse en vuelo. Pero, en el LHC, esta energía se concentra de forma extrema en la colisión de dos protones”él dice.

«Siendo los protones infinitamente pequeños, crea una concentración de energía absolutamente gigantesca».

laurent vacavant

en franciainfo

Con este poder sin precedentes, los físicos esperan obtener más «colisiones interesantes» y «eventos raros» con la posible creación de partículas nuevas o no observadas anteriormente, informa Laurent Vacavant.

Los detectores de varios experimentos (Atlas, CMS, ALICE y LHCb) distribuidos a lo largo de los 27 km del anillo son los encargados de captar y registrar las colisiones. El CMS, por ejemplo, funciona como una cámara gigante, que captura imágenes tridimensionales de las colisiones. “Nuestro objetivo es una tasa de 1600 millones de colisiones protón-protón por segundo para los experimentos Atlas y CMS”dijo Mike Lamont, director de aceleradores y tecnología del CERN.

ha revolucionado la física

Gracias al LHC, en 2012, Fabiola Gianotti, entonces coordinadora del experimento CMS, anunció el descubrimiento del bosón de Higgs. Esto revolucionó la física, confirmando la predicción de los investigadores que, casi 50 años antes, la convirtieron en pieza central del Modelo Estándar de física de partículas (SM).

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>> Siete preguntas sobre el bosón de Higgs

«El bosón de Higgs está relacionado con algunas de las cuestiones más profundas de la física fundamental, desde la estructura y la forma del Universo hasta cómo se organizan otras partículas»explicó el que ahora es el director general del CERN.

Pero el bosón de Higgs sigue siendo un misterio. «Es una partícula fundamental o compuesta»es decir, un conjunto de varias partículas aún desconocidas, se pregunta Joachim Mnich, director de investigación y cálculo del CERN. «¿Es esta la única partícula de Higgs existente o hay otras?» él continúa.

Podría ayudar a aprender más sobre la materia oscura

“Descubrir el bosón de Higgs es como encontrar una aguja en un pajar”, señala Laurent Vacavant. Se necesitaron alrededor de 1,2 billones de colisiones de protones para encontrarlo. La nueva fase de funcionamiento del LHC debería permitir multiplicar este valor por veinte. «Un aumento significativo que allana el camino para nuevos descubrimientos»Juez Mike Lamont.

Además del bosón de Higgs, los experimentos en el LHC han descubierto más de 60 partículas compuestas predichas por el Modelo Estándar. Con esta nueva fase de operación del acelerador de partículas, los científicos esperan nuevos descubrimientos. Laurent Vacavant menciona en particular la materia oscura. Esta materia fantasmal y enigmática estaría compuesta por partículas exóticas de gran masa. Según ciertas hipótesis, podría haber en el Universo entre cinco y siete veces más materia oscura que materia visible. Esto quiere decir que la materia que conocemos (que está formada por átomos) representaría menos del 20% de toda la materia que conforma nuestro Universo.

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Esta materia oscura, que nunca ha sido detectada ni observada, es una clave importante para comprender los movimientos de grandes estructuras como las galaxias y los cúmulos de galaxias. Descartarlo sería un gran descubrimiento, y rastrearlo es una prioridad para los investigadores de todo el mundo. “Materia oscura, sabemos que es una partícula que prácticamente no interactúaexpone Laurent Vacavant. En algunos modelos hay una partícula [hypothétique] llamado neutro. Como su nombre indica, es una partícula muy neutra, que sería difícil de ver. Y dependiendo de la masa de ese neutralino, podría tener todas las propiedades de la materia oscura”., el explica. Los próximos años prometen ser tan emocionantes como lo son en el LHC.

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