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LHC

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LHC.png
Esquema de aceleradores del LHC
(Large Hadron Collider)
Experimentos del LHC
ATLAS A Toroidal LHC ApparatuS
CMS Compact Muon Solenoid
LHCb LHC-beauty
ALICE A Large Ion Collider Experiment
TOTEM Total Cross Section, Elastic
Scattering and Diffraction Dissociation
Preaceleradores del LHC
p and Pb Aceleradores lineales de
protones y núcleos de plomo
PSP
(no indicado)
Proton Synchrotron Booster
PS Proton Synchrotron
SPS Super Proton Synchrotron

Acrónimo de Large Hadron Collider (Gran Colisionador Hadrónico). El LHC es un acelerador y colisionador circular de partículas (el más potente del mundo) situado en el CERN (Ginebra (Suiza), junto a la frontera francesa).

Construcción y pruebas

Su construcción fue posible gracias a la financiación y el trabajo proviniente de una colaboración de más de 2000 físicos de 34 países, universidades y laboratorios, con un coste total de unos seis mil millones de dólares.

Este esfuerzo no estuvo exento de dificultades, que provocaron retrasos de tres años en las fechas previstas y desvíos millonarios en los presupuestos asignados (más de un 30%). Por ejemplo, el 27 de marzo de 2007, colapsan los anclajes de un imán de 20 tn a causa de un error de diseño de su fabricante, Fermilab.

A las 10:28 de la mañana del 10 de septiembre de 2008 (hora local) se emite con éxito el primer haz de partículas del LHC, que tarda una hora en recorrer los 27 km del circuito. Más tarde se repite el ensayo, pero en sentido contrario.

Desde ese momento, el LHC sufrió un ataque de hackers griegos y, lo que resultó más grave, una fuga de helio cuya reparación retrasó su puesta en marcha hasta el 20 de noviembre de 2009.

Características

Tiene 27 km de longitud y se encuentra situado en el mismo tunel que ocupaba el LEP, a unos 100 metros por debajo del nivel del suelo.

En distintos puntos del perímetro del LHC se encuentran cinco experimentos que tratarán de detectar los restos de las colisines de partículas que se produzcan: ALICE, ATLAS, CMS, LHCb y TOTEM. ATLAS y CMS son grandes detectores de proposito general, mientras que el resto son más pequeños y con objetivos más concretos.

Aunque optimizado para colisiones protón-protón, su diseño también permite acelerar iones pesados (plomo, oro, etc.) Los protones tendrán una energía de 7 TeV. La energía total de colisión en este caso será, por tanto, de 14 TeV (equivalente a que cada protón tenga la energía cinética de un mosquito en vuelo). La energía de colisión para iones pesados sera de 1.150 TeV.

El proceso de aceleración de partículas se realiza a través de una serie de sistemas que progresivamente van incrementando la energía de las mismas hasta llegar al acelerador principal. El PS (Proton Synchrotron o sincrotrón de protones) está formado por:

  • 2 aceleradores lineales de 50 GeV,
  • el PSB (Proton Synchrotron Booster o Acelerador del Sincrotrón de Protones) a 1.4 GeV, y
  • el PSR (Proton Synchrotron Ring o Anillo del Sincrotrón de Protones) a 26 GeV.

El LEIR (Low-Energy Injector Ring o Anillo Inyector de Baja Energía) se utilizará para el almacenamiento de iones y como unidad de enfriamiento. El AD (Antiproton Decelerator o Decelerador de Antiprotones) producirá un haz de antiprotones a 2 GeV, después de enfriarlos desde 3.57 GeV. Finalmente el SPS (Super Proton Synchrotron o Super Sincrotrón de Protones) puede utilizarse para aumentar la energía de los protones hasta los 450 GeV.

El tamaño del LHC constituye desde el punto de vista de la ingeniería un reto importante. Durante su operación la energía total almacenada en los imanes será de 10 GJ, mientras que la energía almacenada en el haz será de 725 MJ. La pérdida tan solo de un 10−7 del haz es suficente para producir un quench (un fenómeno cuántico en el que una parte del superconductor puede perder la superconductividad) de los imanes superconductores, mientras la parada del haz descargaría una energía equivalente a una considerable cantidad de explosivos.

Investigación

Los físicos que trabajan en el colisionador esperan mejorar su conocimiento sobre las siguientes cuestiones:

Referencias


Otras fuentes de información

Notas