 |
El Gran Colisionador de Hadrones: el proyecto científico más grande de nuestro tiempo Gerardo Herrera Corral * Departamento de Física, CINVESTAV |
El acelerador produce choques de partículas a energías gigantescas que recrean las condiciones que prevalecían una fracción de milésima de segundo después de la gran explosión que dio origen al universo hace 13,700 millones de años.Con esta maquina se podrán buscar nuevas partículas y nuevos estados de la materia. El LHC podría producir una revolución en nuestra manera de pensar. Podría cambiar la manera como vemos a la materia, sus interacciones y con esto nuestra visión del mundo. La resistencia de los cuerpos al movimiento, es decir su masa, parece provenir de un campo que llena todo el espacio y que se manifiesta como partícula a la que se ha llamado Higgs. Los experimentos que se realizan en el LHC observaran por primera vez al Higgs si este existe, completando así el marco del Modelo Estándar que nos da una descripción del mundo. Pero este es solo uno de los muchos temas que el LHC ayudara a elucidar. El LHC, el más grande acelerador del mundo, tiene una circunferencia de 27 Kilómetros y esta formado por 9,300 imanes superconductores de diversos tipos que guían a las partículas a lo largo de la curva del anillo y las enfocan en algunos puntos. Entre estos imanes están 1232 dipolos que producen un campo magnético de 8.4 Teslas. No fue fácil hacer dipolos capaces de producir este campo magnético, pero mantenerlos fríos, requiere del sistema criogénico mas grande del mundo. Todos los imanes son enfriados primero a 193.2 grados centígrados bajo cero con la ayuda de 10 mil toneladas de nitrógeno líquido, luego se necesitan 60 toneladas de helio líquido para llevar la temperatura de los imanes a -271.3 grados centígrados, muy cerca del cero absoluto. En esta maquina se hacen circular protones en una dirección del anillo a una velocidad muy alta. Los protones alcanzan el 99.9999991 % de la velocidad de la luz. Los protones que circulan en la dirección contraria llevan la misma energía y cuando se los hace chocar, la violencia de la colisión es de 7 Tera electronvolts. Electrón volt es una unidad de energía que usan los físicos. Equivale a la energía que adquiere un electrón cuando se lo pone a una diferencia de potencial de 1 volt. La energía del LHC llegara a ser de 14 Tera-electronvolts, es decir 14 millones de millones de electronvolts. El LHC también acelerara iones pesados de plomo y los hará chocar entre si. Cuando esto ocurra, en el espacio minúsculo de la colisión se producirán temperaturas que son mas de 100 000 veces las que existen en el centro del Sol. La participación de México en ALICE Para registrar lo que ocurra cuando los protones y los iones choquen con tan alta energía, físicos e ingenieros han construido 4 grandes experimentos que medirán las trazas de las partículas con una precisión micro métrica. México ha participado desde hace 15 años en el experimento ALICE que se encuentra a 70 metros de profundidad al pie de los montes Jura. ALICE esta diseñado para el estudio de la colisión de iones pesados ultra relativistas pero estudia también la interacción de protones. En México que se diseñaron y construyeron dos de los sistemas que forman parte del detector. |
El detector de rayos cósmicos ACORDE, en la parte superior del magneto de ALICE |
Un grupo formado por investigadores de la Universidad de Puebla, Universidad de Sinaloa, Instituto de Ciencias Nucleares de la UNAM y el CINVESTAV construyo y opera el detector de rayos cósmicos que ha proporcionado la señal de disparo para casi todos los sistemas del experimento ALICE. ACORDE por sus siglas A COsmic Ray Detector, fue el primer detector en ser instalado. Fue en el que se probaron todos los sistemas de disparo, de adquisición de datos de control de detectores, etc. Ha sido también el que ha proporcionado la información que los demás sistemas necesitan para que, ya en posición final, pudiesen alinearse con precisión. Otro grupo formado por investigadores del Cinvestav-México y Mérida así como del Instituto de Ciencias Nucleares y del Instituto de Física de la UNAM diseño y construyo el detector V0A que forma, - junto con el detector V0C diseñado y construido en Francia -, el sistema de disparo de primer nivel del experimento ALICE. El detector mexicano logro una resolución temporal de 600 pico segundos, es decir que puede distinguir entre dos partículas que lo activen y separadas en el tiempo por solo 0.0000000006 segundos. Con esta resolución el V0 es piedra angular del sistema que toma la primera decisión sobre los eventos que ocurren en el acelerador. |
El detector V0A en su posición final a 3.3 metros del punto de interacción. |
La participación Latinoamericana en el Gran Colisionador de Hadrones Los cuatro detectores del LHC: ATLAS, CMS, LHCb y ALICE cuentan con la participación de latinoamericanos. En el experimento ATLAS, la colaboración mas grande de los cuatro, trabajan investigadores argentinos de la Universidad de la Plata y la Universidad de Bueno Aires, dos grupos brasileños de la Universidad Federal de Río de Janeiro y de la Universidad de Sao Paolo, un grupo colombiano de la Universidad Antonio Nariño, dos grupos chilenos de la Universidad Técnica Federico Santa Maria y la Pontificia Universidad Católica. Por parte de Venezuela dos grupos están en proceso de incorporación al proyecto ATLAS: Universidad Central de Venezuela y Universidad de los Andes. En el experimento CMS participan tres grupos de Brasil: Universidad Estadual de Sao Paolo, Universidad Alberta de Brasil, y la Universidad Estatal de Río de Janeiro. Tambien forman parte de CMS un grupo de Colombia de la Universidad de los Andes y un grupo de mexicanos del CINVESTAV. En el experimento LHCb participan dos grupos brasileños, uno del Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas y otro de la Universidad Federal de Río de Janeiro. Finalmente en el experimento ALICE participan grupos de la Universidad de Campinas en Brasil así como de la Universidad de Sao Paolo. Un grupo del CEADEN en Cuba y varias instituciones mexicanas. Universidad de Puebla, Universidad de Sinaloa, Universidad Nacional y CINVESTAV. En ALICE se encuentra trabajando también un grupo de peruanos de la Pontificia Universidad Católica. (*) Miembro de la Academia Peruana de Ciencias Nucleares |