martes, 30 de marzo de 2010

PRIMERAS COLISIONES del LHC (CERN)

En nuestras anteriores entradas (del 03 de diciembre de 2009 y 03 de marzo de 2010), nos referimos al reinicio de actividades del LHC. El martes pasado se logró lo que todos esperaban.


Los científicos que trabajan en en el GRAN COLISIONADOR DE HADRONES (LHC), el experimento físico más ambicioso del mundo, comenzaron este martes una prueba que busca recrear las condiciones del orígen del Universo y que hemos bautizado como La Gran Explosión (Big Bang en inglés) y descubrir nuevos aspectos de su naturaleza intrínseca. Los investigadores confirmaron el choque de dos haces de partículas subatómicas a una velocidad levemente inferior a la de la luz (300.000 km por segundos); la colisión generó una energía récord de 7 trillones de voltios. El experimento intenta buscar pistas sobre algunas de las grandes preguntas que aún no tienen respuesta en la física de partículas.


La figura muestra la primera colisión de partículas a 7 TeV que se detectó hoy en el experimento Compact Muon Solenoid (CMS) del LHC. La figura está dividida en tres partes que muestran diferentes vistas de lo mismo, con etiquetas "3D" (izquierda), "Rho Z" (derecha arriba) y "Rho Phi" (derecha abajo), donde Rho, Phi y Z son las tres componentes en coordenadas cilíndricas. La colisión de los protones se produce en el punto de colisión, el punto imaginario de donde parten todas las trayectorias en amarillo. Las curvas en amarillo corresponden a las trazas que dejan las partículas emitidas en los detectores de silicio (Silicon tracker) que permiten reconstruir las trayectorias en 3D de las partículas cargadas que se producen (sólo se detectan partículas cargadas, como muones y electrones, pero no los fotones). A partir de la curvatura de las trayectorias se puede estimar el momento, masa y energía de las partículas. Las partículas positivas (negativas) se curvan en sentido horario (antihorario). La reconstrucción tridimensional es importante porque el campo magnético que curva las trayectorias no es homogéneo y por eso las trayectorias no son arcos de circunferencia. La parte exterior del cilindro que se ve en la figura, donde aparece los histogramas en azul y rojo, corresponde a los calorímetros. Los hay de dos tipos ECal (histograma en rojo) y HCal (histograma en azul). La altura del histograma corresponde a la cantidad de energía depositada en cada calorímetro. Las partículas detectadas en los ECal (rojo) son electrones y fotones (los primeros dejan trazas en amarillo, pero los segundos no), y las detectadas en los HCal son hadrones. Los muones se detectan en ambos, ECal y HCal (en la figura de arriba, donde pone "muones" en realidad no hay muones como se muestra en la vista "3D" pero bueno, permítaseme la "licencia"). Por supuesto, los detectores fallan y presentan cierto ruido que los hace activarse incluso cuando no hay partículas. Se necesita un análisis detallado para obtener una reconstrucción completa de la colisión que se observa. Finalmente, los rectángulos rojos alargados que se ven en la vista "Rho Phi" son las cámaras de muones, diseñadas específicamente para detectar muones, de ahí el nombre de CMS.



Esta otra figura muestra la primera colisión de partículas a 7 TeV que se detectó hoy en el experimento ATLAS del LHC. Las vistas son también "3D" (abajo), "Rho Z" (derecha arriba en pequeño) y "Rho Phi" (izquierda arriba en grande). ATLAS está formado para varios detectores concéntricos (aros coloreados) especializados en detectar diferentes propiedades de las partículas. La parte más interna del detector ATLAS es un sistema de detección de las trayectorias de partículas utilizando sensores semiconductores. El aro verde son los calorímetros de argón líquido que permiten medir la energía de partículas electromagnéticas como electrones y fotones (los primeros presentan trayectoria visible en la parte central, los segundos no). Los pequeños cuadraditos (puntitos más bien) amarillos indican la energía depositada por estas partículas en el calorímetro (en esta colisión prácticamente no se ve ninguno). El aro rosado grande corresponde a los calorímetros que miden partículas de tipo hadrón, como protones y neutrones (los primeros presentan trayectoria visible en la parte central, los segundos no). La cantidad de energía depositada se muestra en pequeños rectángulos en amarillo (se ven muy pocos en esta colisión). Finalmente, en azul están los espectrómetros de muones, partículas muy energéticas que no se detienen en los calorímetros más internos. Los muones se observan como partículas con trayectoria en la parte central que atraviesan los aros verde y rosa sin dejar señal, pero que la dejan en la parte azul final.

En Busca del bosón de HIGGS - Durante el experimento, los científicos buscan señales del bosón de Higgs, una partícula sub atómica también llamada "la partícula de Dios" que es crucial para la comprensión actual de la física. La teoría indica que provee de masa a todo el universo. Aún cuando su masa se prevé, los científicos nunca la han encontrado. "No hay que esperar respuestas inmediatas; las enormes cantidades de datos generados por la colisión de haces, necesitan años de análisis antes de extraer conclusiones definitivas" dice Guido Tonelli investigador del Gran Colisionador de Hadrones.

Bibliografía: emulenews-30.marzo.2010 / BBC Mundo-Ciencia

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