Miércoles, Mayo 22, 2024

El componente clave del LHC de alta luminosidad está listo para cumplir la promesa del CERN: colisionar a 7 TeV

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El LHC cerró 2022 por todo lo alto. El mayor acelerador de partículas del planeta reside en las instalaciones que tiene el CERN cerca de Ginebra y junto a la frontera entre Francia y Suiza. El último haz de protones recorrió sus 27 km de circunferencia el pasado 28 de noviembre a las 6 de la madrugada, y apenas unos días antes, el 18 de noviembre, esta complejísima máquina registró un hito muy importante al conseguir colisionar con éxito dos haces de núcleos de plomo con un nivel de energía de 5,36 TeV.

Esta cifra es de auténtico récord, pero no es ni mucho menos el final en el camino hacia el LHC de alta luminosidad. Y es que este acelerador está siendo modificado por los técnicos del CERN con el propósito de incrementar el número de colisiones que se llevan a cabo durante los experimentos. La intención de los físicos que diseñan estas pruebas es recrear las condiciones necesarias para estudiar con precisión un estado de la materia conocido como QGP (Quark-Gluon Plasma), aunque por el camino aspiran a llevar a cabo otros descubrimientos.

En cualquier caso, para incrementar la luminosidad del acelerador y pasar de los 150 femtobarns inversos que se produjeron entre 2010 y 2018 a los 250 femtobarns inversos que debería producir cada año a partir de 2026 es necesario actuar sobre uno de los subsistemas críticos de esta máquina: sus imanes. Como podemos intuir, los que están siendo instalados son muy sofisticados. De hecho, son similares a los imanes superconductores de última generación que serán colocados en la parte exterior de la cámara de vacío de ITER con el propósito de confinar el plasma en su interior.

El objetivo a corto plazo es colisionar partículas con una energía de 7 TeV

Un apunte antes de seguir adelante a modo de aclaración: la luminosidad se mide en femtobarns inversos, de manera que cada uno de ellos equivale a 100 billones de colisiones entre protones. Eso sí, se trata de billones en escala larga, por lo que un femtobarn inverso son 100 millones de millones de colisiones. Como podemos intuir, un mayor número de colisiones entre partículas permite a los científicos recabar más información, de manera que una vez que ha sido analizada minuciosamente puede ayudarles a inferir nuevo conocimiento.

Los nuevos imanes de niobio y estaño del LHC son capaces de generar un campo magnético de 12 teslas

Volvamos ahora con lo que realmente nos interesa en este artículo: los nuevos imanes del LHC. Están fabricados en una aleación de niobio y estaño que adquiere la superconductividad cuando se enfría con helio supercrítico hasta alcanzar una temperatura de -269 grados Celsius. Esta propiedad es muy importante, de eso no cabe ninguna duda, pero su auténtico superpoder es, precisamente, una consecuencia de esta característica: estos imanes son capaces de generar un campo magnético de 12 teslas. Es una auténtica barbaridad.

Para poner esta cifra en contexto solo tenemos que fijarnos en que la intensidad del campo magnético terrestre en la superficie de nuestro planeta oscila entre 25 y 65 microteslas (un microtesla equivale a la millonésima parte de un tesla). Como podemos intuir, hay una buena razón que explica por qué los técnicos del LHC necesitan unos imanes tan potentes en este ciclo de operación del acelerador de partículas: para incrementar su luminosidad es imprescindible que los haces de hadrones queden confinados con muchísima precisión en los puntos de colisión de los detectores ATLAS y CMS.

Tanto el LHC como los detectores con los que convive son un auténtico prodigio de la ingeniería. Estas máquinas demuestran, además, qué es capaz de lograr el ser humano cuando empuja en una única dirección sin distraerse. Sin prestar atención a minucias sin importancia que nada tienen que ver con el progreso de la ciencia. Solo así será posible conseguir algo que los científicos del CERN ya acarician con la punta de los dedos: llevar a cabo colisiones de partículas con una energía de 7 TeV. De momento los nuevos imanes del LHC ya han alcanzado las corrientes necesarias para hacer posible la operación con este nivel de energía.

Imagen de portada: CERN

Más información: CERN

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El componente clave del LHC de alta luminosidad está listo para cumplir la promesa del CERN: colisionar a 7 TeV

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Xataka

por
Juan Carlos López

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