Reiniciará actividad el Gran Acelerador de partículas (LHC)

Después de un año en reparación, en diciembre se volverá a encender el Gran Acelerador de partículas (Large Hadron Collider LHC), el experimento de física más grande y costoso del mundo que forma parte del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN).

• 15 años ha durado su construcción
• 9 mil millones de dólares ha sido el costo
• 10,080 toneladas de nitrógeno líquido se utilizarán para enfriarlo
• 9,300 imanes serán utilizados

El LHC mide 27 kilómetros de circunferencia y se encuentra ubicado en Ginebra, Suiza, cerca de la frontera con Francia a 100 metros de profundidad.

Se trata de un acelerador de partículas que será utilizado por los físicos para estudiar las partículas más pequeñas conocidas, lo que se considera los pilares fundamentales de todas las cosas. El experimento intenta revolucionar nuestra comprensión del mundo, desde lo más profundo de un átomo, hasta la inmensidad del Universo.

El objetivo es la búsqueda de las fuerzas y las partículas que existieron durante las primeras trillonésimas de segundo del Big Bang. Esto es, una nueva partícula predicha por los físicos teóricos denominada bosón de Higgs, que debe conferir masa a todas las demás partículas.

¿Cómo funciona?

El Gran Acelerador de partículas es fundamentalmente un anillo de 27 kilómetros de imanes superconductores alineados uno tras otro, con una serie de estructuras aceleradoras que ayudan a aumentar la energía de las partículas a lo largo del camino.

El LHC está formado por imanes superconductores que funcionan a una temperatura ultra baja, una parte esencial de su puesta en marcha es ir enfriando todo el conjunto, sector por sector antes de empezar a inyectar los haces.

♦ Dos haces de partículas subatómicas llamada hadrones – protones o iones de plomo – viajarán en direcciones opuestas dentro del acelerador circular, ganando energía con cada vuelta.

♦ En el interior del acelerador, dos haces de partículas viajan a velocidades cercanas a la de la luz con muy altas energías antes de colisionar la una contra la otra. Se harán chocar en cuatro puntos, donde están instalados unos gigantescos detectores que registrarán los efectos de las colisiones.

♦ Los rayos viajan en direcciones opuestas en tubos separados, que son tubos que se mantienen al alto vacío.

♦ Ellos son guiados alrededor del anillo del acelerador por un fuerte campo magnético que utiliza los electroimanes superconductores. Éstos se construyen a partir de bobinas de cable eléctrico especial, que funciona en un estado superconductor, y que son eficientes al conducir la electricidad sin oponer resistencia ni pérdida de energía.

Para realizar esta tarea, los imanes deben enfriarse a -271°C, que es una temperatura más baja que la del espacio exterior. Es por ello que gran parte del acelerador está conectado a un sistema de distribución de helio líquido que es el encargado de enfriar los imanes, así como otros servicios de suministro.

♦ Miles de imanes de diferentes variedades y tamaños se utilizan para dirigir los haces alrededor del acelerador.

♦ Estos incluyen 1.232 imanes dipolares de 15 m de longitud que se utilizan para doblar las vigas, y 392 imanes cuadripolares, cada una 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, para que existan más posibilidades de colisión.

Las partículas son tan pequeñas que la tarea de hacerlas chocar es similar a disparar agujas desde dos posiciones opuestas y a 10 kilómetros de distancia, con tal precisión que éstas se encuentren a la mitad del camino.

Las teorías alrededor del LHC

Existen muchas teorías sobre qué es lo que resultará de la colisión de estas partículas. Lo que sí es seguro es que un nuevo mundo se abrirá dentro de la física de partículas a partir del LHC. Durante décadas la física de partículas ha ayudado a comprender las leyes fundamentales de la naturaleza, pero aún no ha llegado a explicar el todo.

Only experimental data using the higher energies reached by the LHC can push knowledge forward, challenging those who seek confirmation of established knowledge, and those who dare to dream beyond the paradigm.”

-CERN

El año pasado, justo después de que el 10 de septiembre de 2008 se hicieran circular por su tubo de alto vacío los primeros haces de partículas, el acelerador sufrió una falla grave y extensa. Un corto circuito provocó graves daños en 53 grandes imanes superconductores, que provocaron que escaparan varias toneladas de helio líquido refrigerante.

El futuro del Gran Acelerador de Partículas

A diferencia del año pasado, los responsables del CERN planean aumentar poco a poco la energía de los haces. Se espera que el primer haz recorra toda la circunferencia para mediados de noviembre,su objetivo es alcanzar los 7 TeV (teralectronvoltios) por haz. Lo anterior lo convertirá en el acelerador más potente del mundo, ya que si se compara con su equivalente en Chicago, el Tevatron de Fermilab que actualmente sólo funciona a 0,9 TeV por haz.

Las primeras colisiones de partículas se llevarán a cabo a energía relativamente baja de 450 mil millones de electro voltios (GeV) en diciembre, hasta llegar a los 3,5 billón de electrones de energía cada uno. Después de un breve descanso navideño, se podría decir que la física real podrá comenzar.

Fuente: CERN

Imagen: Flickr