Colisionador de hadrones
Páginas: 22 (5402 palabras)
Publicado: 6 de diciembre de 2010
© Carmelo Naranjo, de la serie Berlín. Blanco y negro, 2009.
Barranco Monarca J. y Mondragón Ceballos M. Habrá nueva física en el lhc. Elementos 79 (2010) 3-11
w w w.elementos.buap.mx
F ísica
Habrá nueva
en el Gran Colisionador de Hadrones
Juan B ar r anc o M o narc a Myriam Mo n dragó n C eballo s
1. EL grAn CoLiSionAdor dE HAdronES
Alrededor de 8 mil físicos e ingenieros decerca de 85 países y de distintas universidades e institutos han construído el acelerador de partículas más grande del mundo conocido como el Gran Colisionador de Hadrones, o lhc por sus siglas en inglés (Large Hadron Collider). Su objetivo es hacer colisionar dos haces de protones a una energía de 7 TeV. La energía de un protón con 7 TeV es equivalente a la energía que lleva un mosquito algolpearse contra una persona que va caminando a una velocidad de 3.6 Km/h. Pero dadas las reducidas dimensiones de los protones, toda esa energía está concentrada en una área diminuta. A esas energías, el choque de un par de protones permitirá estudiar en detalle su estructura interna y, por lo tanto, pondrá a prueba al modelo que describe dicha estructura conocido como Modelo Estándar de lasPartículas Elementales (me). Dicho acelerador se encuentra cerca de la ciudad de Ginebra, justo en la frontera Franco-Suiza. Mientras estas líneas son escritas, el túnel circular de veitisiete kilómetros de longitud que contiene al lhc y que está a una profundidad que varía entre cincuenta y ciento setenta y cinco metros, ha iniciado sus operaciones y los primeros haces lo empiezan a recorrer.
Elementos79, 2010, pp. 3 - 11
3
© Carmelo Naranjo, de la serie Berlín. Blanco y negro, 2009.
El túnel de 3.8 metros de diámetro que fue construido originalmente para el colisionador de electrones y positrones (llamado lep) posee dos tuberías adyacentes. En cada una de ellas circulará un haz de protones (los protones son un tipo de hadrón) que viajarán a una velocidad cercana a la velocidad de laluz. Los dos haces viajarán en direcciones opuestas y serán dirigidos y concentrados con la ayuda de cerca de 1,232 electroimanes que mantienen los haces en la trayectoria circular, mientras que otros 392 electroimanes colimantes adicionales mantendrán a los haces concentrados. Estos 1,624 electroimanes superconductores son enfriados a unos 271 grados bajo cero utilizando cerca de 96 toneladas dehelio líquido. Para registrar las partículas producidas en las colisiones se han construido seis enormes detectores que han sido colocados en los puntos donde se hacen colisionar los dos haces de protones. Dichos detectores se llaman
atlas, cms, alice, lhcb, totem y lhcf. Los dos prime-
muchas veces se necesita escuchar cuál es el objetivo y los resultados que se espera obtener de un experimentode esta envergadura. Desgraciadamente se ha hecho mucho enfásis en que el único objetivo de dicho acelerador es el descubrimiento de la partícula de Higgs, la única pieza del me que hasta ahora no tiene evidencia experimental. Sin embargo, estamos convencidos de que ese no es el único motivo por el cual el lhc ha sido construido y es el objetivo del presente texto mostrar que habrá nuevaevidencia experimental en este nuevo super colisionador que seguramente revolucionará nuestra visión del mundo.
2. EntEndiEndo LA nAturALEzA
El origen de la palabra “Física” se remonta a los griegos. Procede del vocablo fisis que normalmente es traducido como “naturaleza” y el sufijo ica, que quiere decir ciencia. En otras palabras, Física es el estudio de la naturaleza. Durante cientos de años, desdelos griegos hasta el Renacimiento, no hubo un progreso significativo en la Física. No fue hasta la llegada de Galileo que el proceso científico tuvo un punto de inflexión gracias a la implementación de lo que ahora llamamos Método Científico. La aplicación de este método al estudio de la naturaleza ha dado resultados espectaculares. Lo que hizo Galileo fue cambiar la manera de hacerse...
Barranco Monarca J. y Mondragón Ceballos M. Habrá nueva física en el lhc. Elementos 79 (2010) 3-11
w w w.elementos.buap.mx
F ísica
Habrá nueva
en el Gran Colisionador de Hadrones
Juan B ar r anc o M o narc a Myriam Mo n dragó n C eballo s
1. EL grAn CoLiSionAdor dE HAdronES
Alrededor de 8 mil físicos e ingenieros decerca de 85 países y de distintas universidades e institutos han construído el acelerador de partículas más grande del mundo conocido como el Gran Colisionador de Hadrones, o lhc por sus siglas en inglés (Large Hadron Collider). Su objetivo es hacer colisionar dos haces de protones a una energía de 7 TeV. La energía de un protón con 7 TeV es equivalente a la energía que lleva un mosquito algolpearse contra una persona que va caminando a una velocidad de 3.6 Km/h. Pero dadas las reducidas dimensiones de los protones, toda esa energía está concentrada en una área diminuta. A esas energías, el choque de un par de protones permitirá estudiar en detalle su estructura interna y, por lo tanto, pondrá a prueba al modelo que describe dicha estructura conocido como Modelo Estándar de lasPartículas Elementales (me). Dicho acelerador se encuentra cerca de la ciudad de Ginebra, justo en la frontera Franco-Suiza. Mientras estas líneas son escritas, el túnel circular de veitisiete kilómetros de longitud que contiene al lhc y que está a una profundidad que varía entre cincuenta y ciento setenta y cinco metros, ha iniciado sus operaciones y los primeros haces lo empiezan a recorrer.
Elementos79, 2010, pp. 3 - 11
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© Carmelo Naranjo, de la serie Berlín. Blanco y negro, 2009.
El túnel de 3.8 metros de diámetro que fue construido originalmente para el colisionador de electrones y positrones (llamado lep) posee dos tuberías adyacentes. En cada una de ellas circulará un haz de protones (los protones son un tipo de hadrón) que viajarán a una velocidad cercana a la velocidad de laluz. Los dos haces viajarán en direcciones opuestas y serán dirigidos y concentrados con la ayuda de cerca de 1,232 electroimanes que mantienen los haces en la trayectoria circular, mientras que otros 392 electroimanes colimantes adicionales mantendrán a los haces concentrados. Estos 1,624 electroimanes superconductores son enfriados a unos 271 grados bajo cero utilizando cerca de 96 toneladas dehelio líquido. Para registrar las partículas producidas en las colisiones se han construido seis enormes detectores que han sido colocados en los puntos donde se hacen colisionar los dos haces de protones. Dichos detectores se llaman
atlas, cms, alice, lhcb, totem y lhcf. Los dos prime-
muchas veces se necesita escuchar cuál es el objetivo y los resultados que se espera obtener de un experimentode esta envergadura. Desgraciadamente se ha hecho mucho enfásis en que el único objetivo de dicho acelerador es el descubrimiento de la partícula de Higgs, la única pieza del me que hasta ahora no tiene evidencia experimental. Sin embargo, estamos convencidos de que ese no es el único motivo por el cual el lhc ha sido construido y es el objetivo del presente texto mostrar que habrá nuevaevidencia experimental en este nuevo super colisionador que seguramente revolucionará nuestra visión del mundo.
2. EntEndiEndo LA nAturALEzA
El origen de la palabra “Física” se remonta a los griegos. Procede del vocablo fisis que normalmente es traducido como “naturaleza” y el sufijo ica, que quiere decir ciencia. En otras palabras, Física es el estudio de la naturaleza. Durante cientos de años, desdelos griegos hasta el Renacimiento, no hubo un progreso significativo en la Física. No fue hasta la llegada de Galileo que el proceso científico tuvo un punto de inflexión gracias a la implementación de lo que ahora llamamos Método Científico. La aplicación de este método al estudio de la naturaleza ha dado resultados espectaculares. Lo que hizo Galileo fue cambiar la manera de hacerse...
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