El experimento ATLAS es el detector de partículas más grande del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el destructor de átomos más grande del mundo. El experimento ATLAS (abreviatura de «A Toroidal LHC Apparatus») detecta las diminutas partículas subatómicas creadas después de que haces de partículas chocan entre sí casi a la velocidad de la luz en el LHC, operado por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN). Lo más famoso es que los físicos del LHC descubrieron la bosón de Higgs en 2012, gracias, en gran parte, a los resultados del experimento ATLAS.
El detector de partículas ATLAS
Haces de partículas en el LHC giran alrededor de un anillo subterráneo de 27 kilómetros de largo cerca de Ginebra, antes de chocar entre sí. Las colisiones crean partículas que salen volando en todas direcciones, y la tarea de un detector de partículas (una masa de equipo de alta tecnología que rodea el punto de colisión) es capturar la mayor cantidad de información posible sobre ellas, según CERN.
Las partículas normalmente viajarían en línea recta, pero si tienen una carga eléctrica distinta de cero, sus caminos se pueden hacer curvos aplicando una fuerte campo magnético. En el caso de ATLAS, esto se logra utilizando una serie de electroimanes en forma de rosquilla, enormemente poderosos, llamados toroides. Estos toroides dan a ATLAS su nombre, según ATLAS Datos Abiertos. La cantidad de curvatura depende del momento de una partícula, por lo que es posible calcularla siguiendo la trayectoria exacta de una partícula.
Esto lo hace el detector interno de ATLAS, que según CERN se compone de tres capas. En primer lugar, a solo 1,3 pulgadas (3,3 centímetros) del haz central, hay una matriz de casi 100 millones de píxeles de silicio, cada uno más pequeño que un grano de arena, para detectar partículas cargadas que salen disparadas desde el punto de colisión. Alrededor del detector de píxeles hay un rastreador de semiconductores compuesto por millones de «micro-tiras» de sensores, que proporciona un mayor seguimiento de las partículas emitidas. Finalmente, un rastreador de radiación de transición hecho de 300.000 tubos llenos de gas, cada uno de 0,17 pulgadas (4 milímetros) de diámetro, se usa para detectar e identificar partículas cargadas a medida que ionizan el gas.
El detector interior está rodeado por una serie de calorímetros, dispositivos que detienen y absorben partículas para medir su energía. Finalmente, la parte más externa del sistema consiste en un espectrómetro de alta precisión de tres capas destinado a detectar un tipo de partícula particularmente esquivo llamado muón.
El experimento ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones
Con una longitud de 46 metros (151 pies), un diámetro de 25 m (82 pies) y un peso de 7.700 toneladas (7.000 toneladas métricas), ATLAS es el detector colisionador más grande jamás construido, según el Reino Unido. Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas. Se asienta en una caverna subterránea a 328 pies (100 m) debajo de la superficie, cerca del pueblo de Meyrin en Suiza. Su característica más distintiva, su enorme sistema magnético, toma la forma de ocho toroides superconductores, cada uno de 82 pies (25 m) de largo.
Las colisiones de partículas que tienen lugar en el corazón del detector lo hacen a un ritmo de alrededor de mil millones por segundo, según el Sitio web del experimento ATLAS. Los datos de estas colisiones se registran utilizando más de 100 millones de canales electrónicos, antes de ser analizados por equipos de científicos repartidos por todo el mundo. Con más de 5500 miembros, la comunidad ATLAS es una de las colaboraciones científicas más grandes de la historia.
Resultados del experimento ATLAS
ATLAS es uno de los dos detectores de uso general del LHC, junto con el Solenoide Muon compacto (CMS) experimento, según CERN. Aunque los dos detectores difieren en su enfoque técnico y diseño de imanes, tienen los mismos objetivos científicos básicos. Según el equipo de ATLAS en Colegio Universitario de Londresestos incluyen abordar algunas de las preguntas más grandes sin respuesta que los científicos tienen sobre el universo, como la naturaleza exacta de materia oscurapor qué la materia es mucho más abundante que antimateriay si el espacio tiene otras dimensiones no descubiertas.
El momento más grande de ATLAS hasta la fecha fue sin duda el descubrimiento del bosón de Higgs. Se había predicho que esta partícula existiría en la década de 1960 pero, debido a su gran masa y existencia fugaz, nunca se había observado con generaciones anteriores de detectores de partículas. Sin embargo, la larga búsqueda finalmente terminó en 2012, cuando tanto ATLAS como CMS detectaron la partícula de Higgs con un significado de «5 sigma», lo que significa que había menos de 1 en un millón de posibilidades de que la detección fuera causada por fluctuaciones aleatorias. El anuncio, el 4 de julio de 2012, fue tan esperado que solo las personas que habían hecho fila la noche anterior pudieron ingresar al salón el día del anuncio, según CERN.
En el tiempo transcurrido desde el descubrimiento de Higgs, ATLAS ha estado ocupado. En junio de 2021, la colaboración ATLAS presentó su artículo científico número 1000 para su publicación, según CERN. Esa es una cantidad realmente asombrosa de investigación de vanguardia que ha surgido de una sola instalación en el transcurso de 10 años. Pero su trabajo aún no ha terminado, porque los científicos todavía están buscando el próximo gran descubrimiento más allá del bosón de Higgs. TK, ¿se volverá a encender a un nivel más potente o algo así? ¿O simplemente se encenderá cuando se encienda el LHC, sin ninguna actualización?
Durante mucho tiempo, se creyó que esto podría involucrar a toda una familia de partículas «supersimétricas» predichas teóricamente. Pero un estudio de 2021 realizado por investigadores de ATLAS no encontró nada por el estilo, Live Science informó anteriormente. Esas son malas noticias para los teóricos, pero no necesariamente para el resto de nosotros, porque significa que el gran avance, cuando finalmente llegue, puede ser algo totalmente inesperado.
Recursos adicionales
Bibliografía
Anthony, K. (2021, 18 de junio). ATLAS celebra resultados de 1000 trabajos de colisión. Experimento ATLAS, CERN. https://atlas-public.web.cern.ch/updates/news/1000-collision-papers
Experimento ATLAS. (Dakota del Norte). El experimento ATLAS. CERN. Recuperado el 16 de marzo de 2022, dehttps://atlas.cern/about
ATLAS Datos Abiertos. (Dakota del Norte). Detector ATLAS en el LHC. Recuperado el 16 de marzo de 2022, de http://opendata.atlas.cern/release/2020/documentation/atlas/experiment.html
CERN. (Dakota del Norte). ATLAS. Recuperado el 16 de marzo de 2022, de https://home.web.cern.ch/science/experiments/atlas
CERN. (Dakota del Norte). Cómo funciona un detector. Recuperado el 16 de marzo de 2022, de https://home.web.cern.ch/science/experiments/how-detector-works
Gray, H. y Mansoulié, B. (4 de julio de 2018). El bosón de Higgs: la caza, el descubrimiento, el estudio y algunas perspectivas de futuro. Experimento ATLAS, CERN. https://atlas-public.web.cern.ch/updates/feature/higgs-boson
Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas. (3 de marzo de 2016). ATLAS. Investigación e innovación del Reino Unido. https://stfc.ukri.org/research/particle-physics-and-particle-astrophysics/large-hadron-collider/atlas/
Colegio Universitario de Londres. (Dakota del Norte). ATLAS@UCL. Recuperado el 16 de marzo de 2022, de https://www.hep.ucl.ac.uk/atlas/
