lunes, 13 de abril de 2015

Qué hay de nuevo en el colisionador

El acelerador de partículas permitió confirmar la existencia del Bosón de Higgs, por el que dos científicos consiguieron el premio Nobel de Física en 2012.

Ese elemento, que ayudó a explicar cómo los objetos tienen masa, es considerado como un componente clave de la estructura fundamental de la materia.

¿Qué se busca en esta segunda fase del colisionador? Antimateria o materia oscura. La invisible materia oscura compone la mayor parte del universo, pero solo podemos detectarla por sus efectos gravitacionales.

Pero, ¿qué es la materia oscura? Una idea es que podría contener ‘partículas supersimétricas’, partículas hipotéticas compañeras de las que ya conocemos. Los datos del funcionamiento del colisionador (LHC) a alta energía podrían proporcionar pistas directas para resolver este misterio. Se busca la comprobación de que cada partícula del universo tiene su equivalente (supersimetría). También se indagarán nuevas dimensiones de la gravedad, y la composición del universo primigenio, después del Big Bang.

Algunas teorías predicen que hay todo un nuevo grupo de partículas que los físicos no pueden detectar porque éstas no interactúan con la fuerza electromagnética. Pero si estas partículas del ‘sector oscuro’ tienen masa, interactuarán con el campo asociado con el bosón de Higgs. El bosón de Higgs se convierte así en un punto de contacto entre las nuevas y exóticas partículas. Así fue mejorado el colisionador:


01
Se pusieron 18 nuevos imanes
Se han reemplazado 18 de los 1.232 imanes dipolos superconductores, que conducen las partículas por el acelerador, debido a su desgaste.

02
Conexiones mucho más reforzadas
Se han reforzado más de 10.000 conexiones eléctricas entre imanes dipolos del LHC mediante piezas de metal que hacen de recorrido alternativo para la corriente de 11.000 amperios. Salvan la conexión si hay un fallo.


03
Ahora tiene imanes más seguros
Los imanes superconductores del LHC tienen mejoras en el sistema de protección al apagado. Los imanes conducen electricidad sin perder energía a la resistencia, con lo que pueden alcanzar grandes campos magnéticos.

En un apagón, el imán vuelve a un estado de resistencia (deja de ser superconductor), y pierde gran cantidad de energía.
El sistema sirve para disipar esta energía de forma controlada si detecta el desarrollo de un voltaje inusual en el imán.

04
Haces de partículas con más energía
La energía de las colisiones 2015 será de 13 teraelectronvoltios (TeV), o 6,5 por haz, comparada con los 8 TeV (4 por haz) en 2012. Una energía mayor permitirá a los científicos extender la búsqueda de nuevas partículas y comprobar teorías.


05
Haces de colisión más estrechos
Puesto que el ancho del haz de partículas se reduce con una energía mayor, los haces del LHC se concentrarán más en su punto de colisión, lo que supone más interacciones y colisiones para estudiar por parte de los experimentadores.


06
Paquetes de protones más cercanos
Habrá menos protones por paquete. Cuando suceden decenas de colisiones a la vez es complicado para los sistemas de computación de los detectores distinguir qué partícula procede de cada colisión. Sin embargo, los haces de protones se separarán cada 25 nanosegundos en lugar de cada 50. El LHC ofrecerá así más partículas por unidad de tiempo y más colisiones a los experimentos.


07
Mayores voltajes en cada haz
Las cavidades de radiofrecuencia, que dan a las partículas pequeños empujones de energía cuando pasan, operarán con mayores voltajes para dar a los haces mayor energía.


08
Manejo más eficiente del frío
Los dipolos magnéticos del LHC se deben mantener a baja temperatura para mantener su superconductividad. Todo el sistema criogénico se ha consolidado, con un mantenimiento completo de los compresores de frío.


09
Electrónica resistente a radiaciones
Se ha realizado un mantenimiento y actualización completo de los sistemas eléctricos del LHC mediante más de 400.000 pruebas y la inclusión de nuevos sistemas más tolerantes a la radiación.


10
Sistema de vacío más seguro
El interior del tubo donde circulan los haces está vacío para que las partículas no choquen con otras moléculas en su camino. Pero los haces cargados pueden desprender electrones de la superficie del tubo, formando una nube de electrones que interfiere con el haz. Para atenuar este efecto, el interior del tubo se ha recubierto con un captador no evaporable que retiene los electrones.

En algunos sitios hay protección con este material especial alrededor del tubo para evitar que los electrones se desvíen de los lados

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