LHC


Ayer leí la noticia de que el LCH volvía a funcionar. Hace años que muchas personas, y no precisamente científicos ni investigadores, si no simplemente curiosos o personas con cierto interés en temas científicos, andan interesados en el ya famoso y controvertido LHC.  Es un buen motivo para iniciar con este tema el Blog, he recopilado algo de información y me uno a los que intentan divulgar reseñas acerca de este tema tan interesante y en el que según vas escarbando te vas dando cuenta de lo profundo que es. Probablemente sobre esta materia seguiré aportando datos, si empiezas con el LHC no tienes más remedio que seguir hablando del Bosón de Higgs, de la antimateria, del Big Bang, materia oscura, Modelo estándar de la física…. Pero esos temas creo que los iré intercalando a lo largo de las próximas entradas, ya comenté en la presentación que escribiría de lo que me apeteciese en cada momento y no todo es física o ciencia… ¿ o sí?

¿Qué es?

Básicamente es un antiguo monitor CRT pero a lo bestia y con algunos pequeños sensores. Un poco más en serio, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es un gigantesco instrumento científico, situado cerca de Ginebra, entre Suiza y Francia. Básicamente, es un anillo de 27 kilómetros en forma de largo túnel, hecho principalmente de imanes superconductores que se encuentra 100 metros bajo tierra.

Una visión esquemática del LHC. Image © CERN.

¿Cómo funciona?

En él se aceleran partículas. Dos haces de partículas llamadas hadrones.  Éstas son protones o iones de plomo que se envían a  toda velocidad alrededor del anillo en direcciones opuestas. Van ganando energía con cada vuelta hasta que se muevan cerca de la velocidad de la luz y a energías muy altas, y se les induce a colisionar

Los haces viajan en direcciones opuestas por tubos separados, los tubos han de mantenerse en el ultra vacío. Son guiados alrededor del anillo del acelerador por un fuerte campo magnético, que utiliza electroimanes superconductores. Éstos se construyen a partir de bobinas de cable eléctrico especial que funciona en un estado superconductor, de manera eficiente sin resistencia ni pérdida de energía. Esto requiere la refrigeración de los imanes con una temperatura de trabajo entorno a -271 ° C, una temperatura que es más fría que en el espacio exterior. Por esta razón, gran parte del acelerador está conectado a un sistema de distribución de helio líquido que enfría los imanes.

Miles de imanes de diferentes variedades y tamaños se utilizan para dirigir los haces en el interior del acelerador. Estos incluyen 1.232 imanes dipolares de 15 m de longitud que se utilizan para dirigir los rayos, y 392 imanes cuadrupolares, cada uno de 5-7 m de largo, para enfocar los rayos. Justo antes de la colisión, otro tipo de imán se utiliza para “comprimir” las partículas y que estén más juntas para aumentar las posibilidades de colisiones. Las partículas son tan pequeñas que la tarea de hacer que choquen es similar a disparar agujas desde dos posiciones de 10 kilómetros con tal precisión que se encuentran a medio camino.

Todos los controles para el acelerador, sus servicios y la infraestructura técnica se encuentran bajo un mismo techo en el Centro de Control del CERN. Desde aquí, los haces se harán chocar en el LHC en cuatro lugares alrededor del anillo del acelerador, que corresponden a las posiciones de los detectores de partículas.

Los seis experimentos en el LHC están a cargo de colaboraciones internacionales, reuniendo a científicos de institutos de todo el mundo. Cada experimento es distinto, caracterizado por su detector de partículas único. Los experimentos son ATLAS, CMS, ALICIA, LHCb, TOTEM Y LHCf

LHC coolddown status

El ATLAS, CMS, ALICE y LHCb están instalados los detectores en cuatro enormes cavernas subterráneas ubicadas alrededor del anillo del LHC. Los detectores utilizados por el experimento TOTEM están situadas cerca del detector CMS, mientras que los utilizados por LHCf están cerca del detector ATLAS. Este último es el que más atención ha generado, en él esperan acreditar la existencia del Bosón de Higgs. Sobre él y su importancia trataré en una entrada específica en el Blog.

¿Para qué sirve?

Físicos utilizarán el LHC para recrear las condiciones justo después del Big Bang, al chocar los dos haces de frente a muy alta energía. Equipos de físicos de todo el mundo analizarán las partículas creadas en las colisiones utilizando detectores especiales en una serie de experimentos. Con ello se pretende responder a algunos de los misterios del Universo. Los físicos piensan que todo comenzó torno a los 13,7 mil millones de años con el Big Bang. Entonces el Universo era muy denso y caliente. Pero en un instante comenzó a enfriarse y se iniciaron los distintos procesos que dieron lugar a todo lo que vemos hoy en día. Con el LHC se pretende dar algo de luz sobre las cosas que todavía no entendemos acerca de nuestro universo, ayudará a mirar hacia atrás a ese momento dramático del primer instante, para entender como surgió el universo tal como lo conocemos.

Hay muchas teorías sobre lo que será el resultado de estas colisiones, pero lo cierto es que un nuevo mundo de la física emergerá del nuevo acelerador, como los conocimientos en física de partículas pasarán a describir el funcionamiento del Universo. Durante décadas, el Modelo Estándar la de la física de partículas ha servido a los físicos como un medio para comprender las leyes fundamentales de la naturaleza, pero no cuentan toda la historia. Sólo los datos experimentales conseguidos gracias a la utilización de las energías más altas alcanzadas por el LHC pueden ayudar a avanzar en el conocimiento, buscando la confirmación de las teorías empíricas.

Las colisiones de alta energía producidas por el LHC podrán recrear las condiciones que se dieron en los momentos justo después del Big Bang. Esperan que las colisiones crearán partículas, aunque sólo sea por un instante pequeño, que nunca se han observado: son los eslabones perdidos de la física moderna.

Seguridad e inversiones

Se ha debatido mucho acerca de la seguridad de los experimentos y del mismo acelerador, también se ha criticado su coste. Sobre estos temas creo que es conveniente aclarar algunos puntos y hacer algunas reflexiones.

Acerca de la seguridad,  el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) puede alcanzar una energía que ningún otro acelerador de partículas ha alcanzado antes, pero la naturaleza produce a diario energías mayores en colisiones de rayos cósmicos. Se han realizado estudios por organismos independientes que avalan su seguridad.

El LHC no puede hacer nada que la naturaleza no lo ha hecho ya, y hemos sobrevivido. No se espera que produzca ningún agujero negro, o agujeros de gusano, en absoluto, e  incluso si lo hace, van a ser extremadamente pequeño, desaparecerá en un instante, o será completamente inofensivo.

En cuanto al coste, a lo largo de la historia, las personas han estudiado la ciencia pura en un deseo de comprender el universo, en lugar de aplicaciones prácticas para fines comerciales. Pero sus descubrimientos más tarde resultaron tener grandes beneficios prácticos para el conjunto de la humanidad. En este caso la utilización y estudio de superconductores, de toda la alta tecnología empleada para solventar los retos que han finalizado con la construcción y funcionamiento del LHC, o el desarrollo de una red de comunicación y almacenamiento de datos mucho más avanzada y rápida que Internet como es la Grid, se verán reflejadas en un futuro inmediato con mejoras en nuestra vida.

Photo: Maximilien Brice, CERN

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Publicado el 21 noviembre 2009 en Ciencia y Tecnología, LHC y etiquetado en , , . Guarda el enlace permanente. 6 comentarios.

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