Boletín
UNAM-DGCS-390
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Universitaria
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POR COMENZAR, LAS PRUEBAS DEL COLISIONADOR DE PARTÍCULAS MÁS GRANDE DEL
MUNDO
·
Participan integrantes de los institutos
de Física y Ciencias Nucleares de
·
El funcionamiento podría cambiar la visión
del universo, afirmaron los investigadores del IF, Arturo Menchaca Rocha,
Andrés Sandoval Espinosa y Ernesto Belmont Moreno
·
Se pretende recrear los primeros
microsegundos de vida del universo y encontrar el llamado bosón
de Higgs, que explicaría la masa de las partículas
El viaje está por comenzar. La nave, llamada Gran
Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en
inglés), está lista para llevar a científicos de todo el mundo, incluidos a
integrantes de los institutos de Física (IF) y Ciencias Nucleares (ICN) de
Éste, el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, comenzará este mes las primeras pruebas, y podría cambiar la visión del universo, afirmaron los investigadores del IF, Arturo Menchaca Rocha, Andrés Sandoval Espinosa y Ernesto Belmont Moreno.
Los universitarios participan en el proyecto denominado ALICE (A Large Ion Collider Experiment), en particular en dos de sus sub-detectores: el V0 y el Cosmic
Ray Detector (ACORDE). El primero, donde colabora el IF, se subdivide en el V0A
y el V0C; en el segundo intervino el ICN.
El V0 o “detector de disparo” tiene la función de seleccionar, de las
colisiones que se llevarán a cabo, las de mayor interés, pues no se podría
almacenar información relativa a todos los eventos. Una vez realizada la
primera "elección" entra en funciones toda la capacidad del detector,
explicó Menchaca. En el experimento ocurrirán más de ocho mil colisiones por
segundo, pero de esas, el ALICE sólo podrá tomar 100 y es el detector V0 uno de
los que decidirá cuáles son las de mayor interés.
En tanto, el ACORDE es un dispositivo externo, colocado por encima del
resto de los instrumentos. Tiene la función de detectar rayos cósmicos
provenientes del espacio exterior, los que se usan para calibrar los detectores
del experimento antes de que ocurran las primeras colisiones.
Objetivo
El LHC está a cargo de
Por ejemplo, permitirá entender por qué un electrón es mucho más ligero que un protón, por qué unos quarks –subpartículas atómicas que forman a los protones y neutrones–, son ligeros y otros pesados, con diferencia de miles de veces en las escalas entre uno y otro.
De igual forma, se tratará de entender la simetría entre partículas y anti partículas. La teoría de la gran explosión predice que
al inicio del universo todo era energía que se materializó; en tanto, las leyes
de
No obstante, hasta donde se sabe no existen galaxias o estrellas de
antimateria. Por ello, se tratará de averiguar su desaparición, seguramente
asociada a la “violación de CP” (es decir, de la violación simultánea de la
conservación de la carga y de la paridad), que podría deberse a las subpartículas denominadas mesones B, formadas por un quark y un antiquark (materia y anti-materia), donde uno de
ellos es un quark
b de la tercera y más masiva familia de quarks.
Empero, aseguró Menchaca –ex director del IF y doctor en Física Nuclear
por
El objetivo inicial no se cumplió, pero en la odisea se hicieron
hallazgos magníficos, como que
Seremos testigos de lo que por muchos años más será la frontera del conocimiento
en este campo, añadió el especialista.
De hadrones
y colisiones
El LHC es un esfuerzo internacional, donde participan alrededor de
siete mil físicos de 80 países. Consta de un túnel en forma de anillo, con
dimensiones interiores parecidas a las del metro subterráneo de
Se trata de un acelerador que, al mismo tiempo, es un colisionador,
porque acelera haces de partículas en dos sentidos que, eventualmente, chocan
entre sí, a diferencia de uno convencional donde un haz choca contra un blanco
fijo. Esa, explicó el doctor por
Es la diferencia entre "un tren impactando contra una pared fija,
y dos trenes que chocan entre sí, a la misma velocidad. Obviamente, la segunda
colisión es más violenta; efectos relativistas hacen que a energías del LHC
este efecto sea un factor de 100 y eso es lo que se va a aprovechar para hacer
que partículas a altísimas energías, protón-protón, se destruyan entre sí y
produzcan miles de partículas secundarias", detalló.
En el acelerador las partículas subatómicas o hadrones aumentan su velocidad
y energía poco a poco, con cada vuelta, y por eso se requiere un cambio gradual
en el campo magnético, hasta llegar al máximo; es entonces cuando se produce la
colisión, abundó.
Para que funcione, el LHC debe alcanzar una temperatura de 1.9 grados
Kelvin (es decir, 270 grados centígrados bajo cero) en los
El Gran Colisionador de Hadrones se
convertirá en el "punto más frío del universo", ya que incluso la
radiación cósmica de fondo que permea el espacio es
más "cálida", con 2.7 grados Kelvin.
Al mismo tiempo, en su interior, al momento de hacer chocar las
partículas y producir un nuevo tipo de materia, como la que existió en el
nacimiento del universo, se producirá una temperatura 100 mil veces más alta
que la existente en el núcleo del Sol, concentrada en un pequeñísimo punto.
Para cumplir los objetivos, el LHC se conforma de diferentes
experimentos: el A Toroidal LHC Apparatus (ATLAS) y
el Compact Muon Solenoid
(CMS), que irán en la búsqueda del bosón de Higgs; así como el LHCb, que
medirá las propiedades de “la violación de CP”, y el ALICE, que recreará las
condiciones del nacimiento del cosmos, refirió Menchaca.
En éste último, la participación de
Así, las partículas que forman el núcleo, protones y neutrones, serán
descompuestas en subpartículas: miles y miles de quarks,
antiquarks y gluones. Se formará, dijo,
un nuevo tipo de materia, llamada materia cromodinámica,
como la que existió a los pocos microsegundos después del Big Bang.
"Las temperaturas que alcanza son
tan altas que no pueden existir ni protones, ni neutrones, ni átomos".
ALICE, donde también participan integrantes de otras instituciones
mexicanas, como
"El pequeño tubo al alto vacío donde circula el haz de partículas,
de unos cuantos centímetros, está en medio de un 'edificio' de instrumentos de
siete metros de alto", expuso Belmont.
Tan sólo este experimento tiene quince millones de canales de detección
para medir las partículas con mucha exactitud. Las señales se vuelven
electrónicas y luego se mandan a las computadoras, donde se digitalizan; es lo
que se considera como "un evento", agregó.
"ALICE tiene gran capacidad de analizar las partículas que lo
cruzan, sin importar que éstas se generen adentro o afuera. Es un instrumento
de imagenología, que se puede usar como un observatorio de rayos cósmicos
cuando no se está corriendo el otro experimento, porque hay problemas de Física
no resueltos en torno a ellos, que no han sido observados con tan magnífica
resolución", añadió Menchaca.
Los detectores se instalaron en diferentes fechas. El ACORDE ha operado
desde finales del año pasado a la fecha y ha servido para calibrar al resto de
los instrumentos. El V0A está en su lugar,
aunque no exactamente en su posición final, desde marzo pasado, mencionó
Sandoval.
Ello ocurrirá en cuanto otro aparato que está más adentro de ALICE (a
semejanza de las muñecas rusas matruskhas)
quede listo. "Éste es uno de los últimos detectores que se instalarán,
dentro de una o dos semanas. Con eso, ALICE estará listo para empezar a tomar
datos".
La cuenta regresiva
La cuenta regresiva para el comienzo de las pruebas del LHC está por
comenzar. Los choques de plomo-plomo y los de protón-protón se harán de forma
separada, pero los diferentes experimentos del gran colisionador podrán tomar
datos al mismo tiempo.
El funcionamiento no será abrupto, ni consistirá en apretar un botón,
aclaró el ex director del IF. Se están enfriando los “octantes” u octavas
partes que lo forman y los primeros haces del acelerador serán de prueba.
Podrían pasar dos meses para las primeras colisiones.
La inauguración formal ocurrirá en octubre, cuando ya esté funcionando,
y se espera tener los primeros resultados a finales de año, adelantó Sandoval.
Con el único "riesgo" para la humanidad de saber más, el LHC
está casi listo para comenzar el viaje que ampliará las fronteras del
conocimiento en el área de
—o0o—
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El acelerador de
partículas más grande y potente del mundo, el LHC, comenzará este mes las
primeras pruebas, que podrían cambiar la visión del universo, informaron
especialistas de
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Expertos de
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Los investigadores del IF, Andrés Sandoval Espinosa,
Ernesto Belmont Moreno y Arturo Menchaca Rocha, hablaron sobre la participación
de