¿Qué está sucediendo realmente durante una colisión del LHC?

Es menos una colisión y más de una sinfonía. El equipo ATLAS. Crédito de la imagen: CERN Por Sarah Charley, para Symmetry Magazine Junio 30 de 2017 El Gran Colisionador de Hadrones (LHC: Large Hadron Collider) es definitivamente grande. Con una circunferencia de 17 millas, es el colisionador más grande del planeta. Pero la última fracción de su nombre es un poco engañosa. Eso es porque lo que choca en el LHC son las pequeñas piezas dentro de los hadrones, no los propios hadrones. Los hadrons son partículas compuestas compuestas de quarks y gluones. Los gluones llevan la fuerza fuerte, que permite a los quarks pegarse juntos y los ata en una sola partícula. El forraje principal para el LHC son hadrones llamados protones. Los protones se componen de tres quarks y un número indefinible de gluones. (Los protones a su vez forman átomos, que son los bloques de construcción de todo lo que nos rodea.) Si un protón fuera ampliado al tamaño de una pelota de baloncesto, parecería vacío. Al igual que los átomos, los protones son en su mayoría espacio vacío. Los quarks y gluones individuales en el interior se sabe que son extremadamente pequeños, menos de 1/10000 el tamaño del protón entero. "El interior de un protón se vería como la atmósfera a su alrededor", dijo Richard Ruiz, un teórico de la Universidad de Durham. "Es una mezcla de espacio vacío y partículas microscópicas que, a todos los efectos, no tienen volumen físico." "Pero si usted pone esas partículas dentro de un globo, verá el globo expandirse. Aunque las partículas internas son microscópicas, interactúan entre sí y ejercen una fuerza en su entorno, produciendo inevitablemente algo que tiene un volumen observable ". Entonces, ¿cómo se chocan dos objetos que son efectivamente espacio vacío? No puedes. Pero afortunadamente, no es necesario un choque clásico para liberar el potencial total de una partícula. En física de partículas, el término "colisionar" puede significar que dos protones se deslizan entre sí y sus componentes fundamentales pasan tan cerca que pueden hablar entre sí. Si sus voces son suficientemente fuertes y resuenan de la manera correcta, pueden arrastrar campos ocultos y profundos que cantarán su propia melodía en respuesta, produciendo nuevas partículas. "Es muy parecido a la música", dice Ruiz. "El universo entero es una sinfonía de armonías complejas que llaman y responden entre sí. Podemos producir fácilmente los tonos de gama media, que serían como fotones y muones, pero algunas de estas notas son tan altas que requieren una enorme cantidad de energía y condiciones muy precisas para resonar ". El espacio está impregnado de campos inactivos que pueden hacer estallar brevemente una partícula en existencia cuando se vibra con la cantidad correcta de energía. Estos campos juegan papeles importantes pero casi siempre trabajan detrás de las escenas. El campo de Higgs, por ejemplo, siempre está interactuando con otras partículas para ayudarles a ganar masa. Pero una partícula de Higgs sólo aparecerá si el campo es pinchado con la resonancia correcta. Cuando los protones se encuentran durante una colisión de LHC, se separan y los quarks y gluones se derraman. Ellos interactúan y extraen más quarks y gluones fuera del espacio, formando con el tiempo una lluvia de hadrones rápidos. Esta simbiosis subatómica es facilitada por el LHC y registrada por el experimento, pero no se limita al ambiente del laboratorio; Las partículas también son aceleradas por fuentes cósmicas tales como restos de supernova. "Esto ocurre en todas partes del universo", dijo Ruiz. "El LHC y sus experimentos no son especiales en ese sentido. Son más como una gran sala de conciertos que proporciona la energía para abrir y grabar la sinfonía que hay dentro de cada protón ". ―――――――――――――――――――――― With a little help from Google Translate for Business