HilaryBailon

El Gran Colisionador de Hadrones y los detectores de partículas son instrumentos que los investigadores construyen y utilizan en la tierra para investigar los más pequeños constituyentes de la materia y su interacción. Nos ayudan a entender de qué está hecho el mundo que nos rodea y nos permiten asomarnos a las condiciones de los primeros instantes del Universo.  ¿Qué es el Gran Colisionador de Hadrones? El Gran Colisionador de Hadrones,  GHC (o en inglés, LHC Large Hadron Collider) es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea parala   Investigación   Nuclear   (CERN   sigla   que   corresponde   a   su   antiguo   nombre   en   francés: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), cerca de Ginebra en la frontera francosuiza. El LHC está instalado en un túnel de 27 km de circunferencia, a una profundidad que oscila entre los 50 y los 150 m. Este túnel, situado entre la cordillera del Jura, en Francia, y el Lago Ginebra, en Suiza, se construyó en la década de 1980 para alojar el acelerador anterior, el Gran Colisionador Electrón-Positrón (LEP, de sus siglas en inglés). ¿Cuál es su objetivo? El objetivo de este gran anillo construido con imanes muy potentes consiste en acelerar haces de protones a una velocidad cercana a la de la luz, para después obligarlos a que choquen entre ellos. Así se producirán energías elevadísimas, similares a las que existieron instantes después del Big Bang. Estas colisiones se generarán en el interior de detectores que registrarán los restos de los impactos para encontrar partículas y fenómenos desconocidos que ayuden a desentrañar los mecanismos que rigen el Universo.         ¿Qué tienen de especial estos imanes?  Los dipolos supusieron el mayor desafío tecnológico del diseño del LHC. En un acelerador de protones como el LHC, la máxima energía que puede ser alcanzada es directamente proporcional a la energía del campo de dipolo. En el LHC los dipolos magnéticos son superconductores y son capaces de proveer un campo muy alto de 8.3T (unas 200000 veces el campo magnético terrestre). Para lograr estas intensidades de una forma eficiente, las bobinas superconductoras que alimentan estos imanes operan a una temperatura de 1.9 K (-271.3 C) por debajo incluso dela temperatura del espacio exterior 2.7K (o -270.5 C).  ¿Cómo se hace colisionar a las partículas? Las partículas se introducen en dos conductos distintos y se guían por medio de potentes imanes hasta que se hace confluir los dos conductos para que los hadrones colisionen. ¿Cuántas colisiones por segundo ocurren en el LHC?  Depende del modo de operación del acelerador, de forma orientativa cada haz consiste realmente en casi 3000 grupos, cada uno con 100.000 millones de protones, que se cruzan unas 30 millones de veces por segundo. Aunque la probabilidad de colisión entre dos protones es bastante pequeña se producen cerca de mil millones de colisiones por segundo. ¿Cómo se consiguen detectar las colisiones?  En cada una de estas colisiones, se producen nuevas partículas a partir dela energía de los protones. La mayoría de estas se desintegra inmediatamente a otras partículas subatómicas más conocidas (electrones, fotones, piones, muones...). Se diseñan detectores que son capaces de registrar el rastro del paso de estas partículas, de forma parecida a como se ve la estela de un avión en el cielo. Se mide la trayectoria de la partícula con precisiones de hasta milésimas de milímetros y se puede conocer las propiedades de las partículas con gran precisión. Del estudio de estas propiedades se puede reconstruir lo que realmente sucedió en la colisión. Los cuatro grandes detectores ATLAS Está diseñado para detectar un amplio rango de partículas y fenómenos. El bosón de Higgs, que explicaría por qué las partículas tienen masa según las teorías físicas actuales, debería aparecer en él o en el CMS, ya que ambos comparten objetivos.También se esperan indicios de dimensiones extra. Además, medirá las propiedades de quarks y bosones descubiertos previamente con mayor precisión. Es posible que también descubra fenómenos que no han sido predichos. ALICE Se dedicará a estudiar el resultado de las colisiones de iones pesados. La potencia del acelerador permitirá crear con estos choques unas condiciones de temperatura y densidad energética suficientes como para generar un plasma de quarks y gluones. Estos son los dos componentes básicos de la materia que han permanecido unidos desde los primeros 0,01 milisegundos después del Big Bang, antes de que empezasen a unirse para formar átomos.  LHC-b El Modelo Estándar de física de partículas plantea que, en los orígenes del Universo, la cantidad de materia y de antimateria debía ser idéntica. Si esto hubiese sido así, al entrar en contacto las partículas con sus antipartículas se habrían desintegrado continuamente y el Universo, hecho de materia que conocemos, nunca hubiese existido. La existencia del mundo implica que en el origen existió un pequeño desequilibrio a favor de la materia. LHCb intentará aclarar cómo se produjo esa asimetría que permitió, entre otras cosas, nuestra existencia. CMS Las colisiones entre protones a altas energías permiten que se generen partículas de masas muy elevadas y fenómenos que requieren una alta concentración de energía. Estas partículas no se observan directamente, pero dejan su firma en el detector que graba los elementos en que se desintegran. Riesgos y Beneficios Innegablemente, este acelerador emite una radiación potencialmente peligrosa para la salud que es preciso confinar. No obstante, las dimensiones del LHC no añaden un riesgo significativamente mayor en  este sentido al de otros aceleradores de partículas convencionales o incluso al de las centrales nucleares. La ubicación subterránea de los dispositivos de aceleración y del túnel por el que transitan las partículasfavorece el filtro natural para las radiaciones. Existen quienes temen a la posibilidad de que durante los experimentos del LHC puedan formarse miniagujeros negros como subproducto de las altas concentraciones de energía, y que alguno de estos mimagujeros negros engullera el planeta y provocara un cataclísimico fin del mundo. Los científicos sostienen que tal riesgo es virtualmente inexistente.