El Gran Colisionador de Hadrones se ha vuelto a encender hoy (5 de julio) y está configurado para aplastar partículas a niveles de energía nunca antes vistos.
los Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Situado en CERN cerca de Ginebra, Suiza, el bucle de casi 27 kilómetros (17 millas) de largo se puso en marcha hoy después de pasar cuatro años fuera de línea para realizar actualizaciones. Con estas correcciones completadas, los científicos quieren usar el acelerador gigantesco para unir protones a energías récord de hasta 13,6 billones de electronvoltios (TeV), un nivel de energía que debería aumentar las probabilidades de que el acelerador produzca partículas aún no observadas por la ciencia. .
Las mejoras a los haces de partículas del acelerador han hecho más que aumentar su rango de energía; un mayor nivel de compacidad, haciendo que los haces sean más densos con partículas, aumentará tanto la probabilidad de una colisión que se espera que el acelerador capture más interacciones de partículas en su tercera ejecución que en las dos anteriores combinadas. Durante los dos períodos anteriores, de 2009 a 2013 y de 2015 a 2018, el átomo smasher reforzó la comprensión de los físicos de cómo interactúan los componentes básicos de la materia, llamados el modelo estándar — y condujo al descubrimiento del largamente predicho bosón de Higgsla esquiva partícula que da a toda la materia su masa.
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Pero, a pesar de los experimentos del acelerador, que produjeron 3.000 artículos científicos sobre muchos descubrimientos menores y tentadores indicios de una física más profunda, los científicos aún tienen que encontrar pruebas concluyentes de nuevas partículas o una física completamente nueva. Después de esta actualización, esperan que eso cambie.
«Mediremos la fuerza de las interacciones del bosón de Higgs con la materia y las partículas de fuerza con una precisión sin precedentes, y avanzaremos en nuestras búsquedas de desintegraciones del bosón de Higgs para materia oscura partículas, así como búsquedas de bosones de Higgs adicionales», Andreas Hoecker, portavoz del LHC Colaboración ATLASun proyecto internacional que incluye a físicos, ingenieros, técnicos, estudiantes y personal de apoyo, dijo en un declaración (se abre en una pestaña nueva).
Dentro del anillo subterráneo de 17 millas de largo del LHC, los protones se deslizan casi a la velocidad de la luz antes de chocar entre sí. ¿El resultado? Se forman partículas nuevas ya veces exóticas. Cuanto más rápido van esos protones, más energía tienen. Y cuanta más energía tienen, más masivas son las partículas que pueden producir al chocar entre sí. Los colisionadores de átomos como el LHC detectan posibles partículas nuevas buscando productos de desintegración reveladores, ya que las partículas más pesadas generalmente tienen una vida corta e inmediatamente se descomponen en partículas más ligeras.
Uno de los objetivos del LHC es examinar más a fondo el modelo estándar, el marco matemático que los físicos utilizan para describir todas las partículas fundamentales conocidas en el universo y las fuerzas a través de las cuales interactúan. Aunque el modelo ha existido en su forma final desde mediados de la década de 1970, los físicos están lejos de estar satisfechos con él y buscan constantemente nuevas formas de probarlo y, si tienen suerte, descubrir nueva física que lo haga fallar.
Esto se debe a que el modelo, a pesar de ser el más completo y preciso hasta el momento, tiene enormes lagunas, lo que lo hace totalmente incapaz de explicar dónde está la fuerza de gravedad proviene, de qué está compuesta la materia oscura, o por qué hay tanta más materia que antimateria En el universo.
Si bien los físicos quieren usar el acelerador mejorado para probar las reglas del modelo estándar y aprender más sobre el bosón de Higgs, las actualizaciones de los cuatro detectores principales del LHC también lo dejan bien posicionado para buscar física más allá de lo que ya se conoce. Los detectores principales del LHC, ATLAS y CMS, se han actualizado para recopilar más del doble de datos que antes en su nueva tarea de buscar partículas que puedan persistir en dos colisiones; y el detector LHCb, que ahora recopila 10 veces más datos que antes, buscará rupturas en las simetrías fundamentales del universo y explicaciones de por qué el cosmos tiene más materia que antimateria.
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Mientras tanto, el detector ALICE se pondrá a trabajar estudiando colisiones de iones de alta energía, de las cuales habrá un aumento de 50 veces en las registradas en comparación con ejecuciones anteriores. Al chocar, los iones (núcleos atómicos que reciben carga eléctrica por la eliminación de electrones de sus capas orbitales) producen una sopa subatómica primordial llamada plasma de quarks-gluones, un estado de la materia que solo existió durante el primer microsegundo después del Big Bang.
Además de estos esfuerzos de investigación, una gran cantidad de grupos más pequeños investigarán las raíces de otros misterios de la física con experimentos que estudiarán el interior de los protones; investigar el comportamiento de los rayos cósmicos; y busque el monopolo magnético teorizado durante mucho tiempo, una partícula hipotética que es un imán aislado con un solo polo magnético. A estos se suman dos nuevos experimentos, denominados FASER (Experimento de búsqueda directa) y SND (Detector de dispersión y neutrinos), que fueron posibles gracias a la instalación de dos nuevos detectores durante la reciente parada del acelerador. FASER buscará partículas extremadamente ligeras y de interacción débil, como neutrinos y materia oscura, y SND buscará exclusivamente neutrinos, partículas fantasmales que pueden viajar a través de la mayor parte de la materia sin interactuar con ella.
Una partícula física que los físicos están particularmente emocionados de buscar es el axión largamente buscado, una partícula hipotética extraña que no emite, absorbe o refleja la luz, y es un sospechoso clave de lo que está compuesta la materia oscura.
Esta tercera ejecución del LHC está programada para durar cuatro años. Después de ese tiempo, las colisiones se detendrán una vez más para realizar más actualizaciones que impulsarán al LHC a niveles de potencia aún mayores. Una vez que se haya actualizado y comience a funcionar nuevamente en 2029, se espera que el LHC de alta luminosidad capture 10 veces los datos de las tres ejecuciones anteriores combinadas.
Publicado originalmente en Live Science.
