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El rival del LHC

El acelerador de partículas más poderoso jamás construido -que busca hallar una partícula clave- puede ser superado por un rival estadounidense.

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) entró en funcionamiento el pasado 10 de septiembre en Suiza con el objetivo de encontrar el bosón de Higgs -una partícula elemental hipotética-, a veces llamado el Santo Grial de la ciencia moderna.

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Pero, una falla eléctrica ha dilatado el funcionamiento de la llamada “Máquina de Dios” hasta septiembre de 2009, según había confirmado en noviembre el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN, por sus siglas en inglés).

Y científicos que trabajan con un poderoso acelerador basado en Estados Unidos aseguran tener más de un 50% de posibilidades de descubrir la partícula.

“La demora ha permitido a los investigadores estadounidenses incrementar sus actividades con el acelerador Tevatron y extender la vida útil de la máquina a dos años”, dice el periodista de la BBC Matt McGrath, desde la Conferencia de Ciencia Americana en Chicago…[]

Via news.bbc.co.uk

El Tevatrón, el superacelerador de partículas estadounidense, está convencido de que puede adelantar a su rival europeo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en la búsqueda del bosón de Higgs, una partícula elemental catalogada a menudo como el Santo Grial de la física contemporánea o la partícula de Dios. El Tevatrón es más viejo y menos potente, pero juega con el tiempo a su favor: mientras que la avería del LHC obligará a mantener la instalación parada hasta septiembre, como mínimo, su competidor sigue trabajando con resultados prometedores. “En el peor de los casos tenemos un 50% de probabilidades de descubrirlo en los próximos meses”, declara Pier Oddone, director del Fermilab, el laboratorio de Chicago que gestiona el acelerador. “Tenemos buenas posibilidades de ver indicios del Higgs antes que el LHC”, añade su colega Dmitri Denisov, uno de los responsables científicos del Tevatrón.

Oddone presentó los últimos resultados de su máquina durante el congreso de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS). A su lado estaba Lyn Evans, el jefe del LHC, la instalación estrella del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), en Ginebra.
El bosón de Higgs, si es que realmente existe, sería una partícula tremendamente esquiva tanto por su imperceptible energía como por su breve vida. Por esta razón, su detección precisa de grandes máquinas en las que los protones se aceleran hasta velocidades extremadamente rápidas con el objetivo de que colisionen entre sí. La instalación de Ginebra, por ejemplo, es un anillo de 27 kilómetros de longitud, mientras que el de Chicago mide casi siete.

¿RUIDO DE FONDO?

“La probabilidad de que el Tevatrón halle el Higgs es incluso del 96% si su masa es elevada, de hasta 170 gigaelectronvoltios”, dijo Oddone en declaraciones a la BBC. En estas franjas altas de energía es justamente cuando mejor funciona el Tevatrón. Si no es así, el porcentaje de éxito se estima en el 50%. Fermilab cree que la máquina ha recolectado ocho colisiones que pueden ser indicios, pero por ahora no es posible distinguir si se trata de ruido de fondo. “El Tevatrón trabaja ahora mejor de lo que jamás habría imaginado. Es una locura de acumulación de datos”, insistió Denisov.

Fuentes del CERN, no obstante, dudan de que la máquina vaya a lograr ahora lo que no ha logrado en años de trabajo. “Claro que se va afinando su precisión, pero la máquina es esencialmente la misma que hace unos años. Tengo mis dudas de que ahora lo logren”, dice Enrique Fernández, catedrático de la UAB y presidente del Comité de Política Científica del CERN. Lyn Evans considera que, si bien el Tevatrón puede estar cerca, su colisionador ganará la batalla. “Es muy posible que puedan obtener alguna pista del Higgs, pero no creo que estén en condiciones de descubrirlo”…[]

Via elperiodico.com

Se empieza a cumplir la fábula de la liebre y la tortuga. El orgulloso y mayestático LHC partía como favorito en la carrera por alcanzar el descubrimiento más importante de los últimos tiempos. Lo tenía todo para llegar a buen puerto: una inversión gigantesca, una estructura faraónica y una legión de científicos de élite. Sin embargo, una avería ocurrida nada más arrancar le ha dejado varado en dique seco hasta Septiembre del 2009. Mientras tanto, el vetusto acelerador del Instituto Fermilab, en Illinois, a la chita callando se ha situado en una posición privilegiada que le podría proporcionar la ventaja definitiva para lograr la verificación de la existencia del Bosón de Higgs. Ironías del destino, a veces vale más ser modesto y trabajador que altivo y precipitado. La cacería científica más fabulosa de la historia podría caer del lado del Tevatrón, a pesar de todos los medios que ha puesto la “máquina de Dios” para hacerse con la ansiada presa.

La expectación que levantó el LHC resultó ser tan intensa que hasta trataron de paralizar su trabajo denunciándolo a los tribunales por posible crimen contra la humanidad en forma de agujero negro devorador de mundos. La demanda no prosperó, afortunadamente. Además, salieron al paso de estas acusaciones muchos científicos aclarando que no es posible que se produzca esta circunstancia aunque algunos, a pesar de los pesares, no lo tienen del todo claro. La ingente cantidad de dinero inyectada en la construcción del faraónico colisionador de hadrones no puede permitirse el lujo de aceptar una derrota por parte de un rival tan barato y tan pequeño (relativamente hablando). Los científicos que se encargan de ambos proyectos no representan el esquema tradicional del afable barbudo con bata blanca que suele dar buenos consejos y trata a sus nietos como a pequeños dioses.

En esta categoría de trabajadores de la ciencia se funciona del mismo modo que los tiburones financieros. La competencia alcanza unos grados de extremismo que sorprenderían a los que tienen la imagen bonachona del científico. Las legiones de trabajadores de los aceleradores se afanan día y noche tratando de llegar a la meta antes que nadie. Según nos cuentan un ingeniero que ha estado trabajando en el propio LHC y al cual tenemos la suerte de conocer, las exigencias laborales a que son sometidos los científicos no tienen nada que envidiar a un broker de alto nivel. Es lógico pensar que les debe molestar sobremanera que por un error humano el LHC se pueda quedar sin la gloria de ser los primeros en encontrar el manido Bosón de Higgs.

Por su parte, científicos que trabajan con el Tevatrón, el poderoso acelerador de EE UU que estaba en el último tramo de su tiempo de funcionamiento eficaz, acaban de asegurar que tienen más de un 50 % de posibilidades de ser los primeros en descubrir la partícula. “El Tevatrón está funcionado mejor de lo que jamás habría podido imaginar. Está acumulando datos como un loco” afirmó exultante el doctor Denisov. La demora del centro europeo ha permitido a los investigadores americanos «incrementar sus actividades con el acelerador Tevatrón y extender la vida útil de la máquina a dos años», ha dicho un interviniente en la reciente Conferencia de Ciencia Americana en Chicago.Los científicos a cargo del colisionador LHC han respondido a ese reto anunciando que, cuando su máquina esté finalmente reparada, la harán funcionar durante todos los meses del próximo invierno, en un esfuerzo por retomar la ventaja que llevaban sobre sus competidores y que se frustró por la avería del pasado mes de septiembre.

El director del proyecto del LHC, el doctor Lyn Evans, dijo que, si bien el Tevatrón puede estar cerca de descubrir el bosón de Higgs, su supercolisionador ganará la batalla. “Es muy posible que puedan obtener alguna pista del Higgs, pero no creo que estén en condiciones de descubrirlo” afirmó Evans. Ambos equipos de científicos afirman que la competencia entre ellos es sana y que acelerará el descubrimiento de Higgs, si es que en realidad existe, eventualidad que no está despejada. El pique entre estos dos gigantes de la ciencia resulta espectacular. Los científicos trabajan a toda máquina y sus gigantescas máquinas de Dios resoplan como toros dispuestos a cornear a su adversario…[]

Via neoteo.com

Tevatrón es el nombre que recibe el acelerador de partículas circular del Fermilab ubicado en Batavia, Illinois (Estados Unidos). Es un sincrotrón que acelera protones y antiprotones en un anilllo de 6.3 km de circunferencia hasta energías de casi 1 TeV, de donde proviene su nombre.

Se construyó en el mismo túnel que el preexistente Anillo Principal del Fermilab. Fue completado en 1983 con un coste de 120 millones de dólares y ha sido sometido regularmente a actualizaciones. La más importante fue la adición del anillo llamado inyector principal, construido desde 1994 hasta 1999 con un coste de 290 millones de dólares.

En 1987 realizó las primeras colisiones a la energía de diseño (0.9 TeV por haz, 1.8 TeV medidos en el centro de masas), lo que lo convirtió en el acelerador que proporciona colisiones de mayor energía hasta la entrada en funcionamiento del gran colisionador de hadrones (con 7 TeV por haz).

Entre los principales hitos científicos de esta instalación, destacan el descubrimiento del quark cima en 1995, y el descubrimiento del neutrino tauónico en el año 2000 en el experimento DONUT. En 2007 se consiguió medir la masa del quark top con una precisión cercana al 1%.

La aceleración se produce realmente por la combinación de los pasos sucesivos por un tándem de aceleradores. El primer paso se realiza en un preacelerador de Cockcroft-Walton de 750 keV, que ioniza gas hidrógeno y acelera los iones negativos usando un voltaje positivo. Posteriormente, los iones pasan a través de un acelerador lineal de 150 m, donde son acelerados hasta 400 MeV por medio de campos eléctricos oscilantes. Su paso a través de una lámina de carbono eliminará los electrones, y los protones resultantes se conducirán al Booster.

El Booster es un pequeño acelerador circular en que los protones llegan a adquirir energías de unos 8 GeV. De allí pasan al inyector principal, que puede realizar varias tareas:

Acelerar protones hasta 150 GeV
Producir protones de 120 GeV para la posterior creación de antiprotones.
Acelerar antiprotones hasta 120 GeV.
Inyectar los protones o antiprotones en el Tevatrón.
Los antiprotones son creados en la fuente de antiprotones. Para ello, protones de 120 GeV procedentes del inyector principal colisionan con un blanco de níquel. Esta colisión produce numerosas partículas, incluyendo antiprotones, que serán recogidos y almacenados en el anillo acumulador. Los antiprotones pueden pasar posteriormente al inyector principal.

Finalmente, el Tevatrón acelera protones y antiprotones en sentidos opuestos. En su camino se cruzan con los detectores CDF y D0. Los imanes superconductores necesarios para ello producen un campo de 4.2 teslas.

Fue el primer gran acelerador en hacer uso de tecnología superconductora. El uso de imanes superconductores operando a la temperatura de helio líquido permite reducir la masa de los mismos en al menos un orden de magnitud. La planta criogénica requerida para mantener la temperatura se convirtió en el sistema de refrigeración por helio más grande del mundo.

Bibliografia wikipedia.org

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(CERN).

CERN@LHC

Fuente portalhispano.wordpress.com

Por otro lado nuevos sistemas de seguridad se le han añadido al acelerador de partículas LHC

Las medidas retrasarán unas seis semanas la puesta en marcha de la gran máquina científica.

El gran acelerador de partículas LHC tendrá sistemas de seguridad nuevos cuando se reinicie su funcionamiento, a finales de verano, tras la grave avería que sufrió el pasado 19 de septiembre. Los expertos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), junto a Ginebra, están ahora reparando los desperfectos. Esas nuevas medidas (un sistema especial de protección de los imanes, válvulas para eliminar la presión excesiva y medidas de seguridad de la máquina más estrictas) imponen un retraso de unas seis semanas respecto al calendario para la puesta en marcha del LHC, por lo que el plan oficial ahora aprobado indica que los haces de partículas aceleradas empezarán a circular por la gran máquina científica a finales de septiembre de este año. Las primeras colisiones se harán un mes después; luego, durante las navidades de 2009, habrá una parada técnica del acelerador (como es normal en todas las máquinas de este tipo), pero será breve. El objetivo es que ya en 2010 se hayan tomado suficientes datos como para que los análisis de los mismos proporcionen resultados científicos.

“El calendario que tenemos ahora es, sin duda, el mejor para el LHC y para los físicos que están esperando los datos”, ha declarado el alemán Rolf Heuer, director general del CERN. “Es un calendario cauto, que asegura la realización de todos los trabajos necesarios en el LHC antes de volver a iniciar su puesta en marcha, a la vez que permite que comience este año la investigación en física”…[]

Via elpais.com

The Large Hadron Collider in 10′

Pero, ¿qué es un acelerador de partículas?

¿Qué es un hadrón? La primera pregunta es fácilmente contestable: los físicos llevan más de 70 años construyéndolos. Se trata de aparatos que, gracias a poderosos campos magnéticos, extirpan protones o electrones de los átomos para acelerarlos a grandes velocidades. ¿Y por qué no neutrones? ¿Qué clase de discriminación “particular” tienen los físicos en contra de ellos? Ninguna. Los neutrones, al no tener carga eléctrica no son susceptibles a ser afectados por un campo magnético, no importa que tan fuerte sea éste.

Particle-Physics-TRIUMF

El primer acelerador de partículas fue construido en los años 30´s por los físicos John Crockford y Ernest Walton, y desde esa época a la fecha, numerosos aceleradores de partículas han sido construidos por institutos de investigación en diversos lugares del planeta.
Para contestar la segunda pregunta es necesario adentrarnos un poco en materia, entender qué es lo que estudian los físicos de partículas.

Uno de los misterios que ellos investigan es por qué existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo y cómo pueden explicarlas como facetas de una sola fuerza universal. ¿Cuáles son estas fuerzas? Dos muy conocidas por nosotros: la gravedad y el electromagnetismo, y dos que no percibimos en la vida diaria, pero cuyos efectos pueden en ocasiones percibirse por sus aplicaciones en medicina o en electrónica: se trata de las fuerzas nucleares, de las cuales a una la llamamos nuclear o fuerte, mientras que a la otra la llamamos simplemente débil.

Estas fuerzas son responsables de muchos de los fenómenos de radiactividad. Aquí le toca el turno a un paréntesis para hablar de lo que los físicos llaman a veces “el zoológico” de las partículas. Todos estamos familiarizados con los protones, neutrones y electrones que aprendimos en la escuela, pero no significa que sean las únicas partículas que existen en el Universo. ¿Por qué sólo nos enseñan sobre ellas? Porque son relativamente estables: el electrón es 100% estable, mientras que el protón y el neutrón, mientras vivan en el interior de un núcleo atómico, son prácticamente eternos (salvo en algunos fenómenos de desintegración radiactiva).
Fuera del cobijo de un núcleo atómico, los neutrones tienen una vida media de 918 segundos y los protones de un número de años muy superior a la edad del Universo. Lo anterior significa que, en promedio, para el neutrón fuera del núcleo, pasarán 918 segundos antes de que se desintegre, dejando en su lugar otras partículas. Ahora sí, ¿dónde están todas esas partículas que no nos enseñan en la escuela? Son altamente inestables y sus vidas promedio son de milésimas o millonésimas de segundo, desintegrándose en partículas que a su vez pueden ser inestables y así sucesivamente hasta que el producto de su desintegración sean partículas estables.
Estos miembros inestables del zoológico reciben nombres curiosos, por lo general de letras griegas, como piones, sigmas, cascadas o lambdas.
Para cerrar este paréntesis y ver la relación que esto tiene con las fuerzas, concluiremos diciendo que estas partículas raras, junto con los protones y los neutrones son las únicas que reaccionan ante las fuerzas nucleares, y son ellas a las que los físicos llaman hadrones.
¿Se imaginan por qué los hadrones son inestables a diferencia de los leptones (familia de partículas a la que pertenece el electrón)? Porque mientras que los leptones sí son verdaderas partículas elementales, los hadrones no lo son: cada hadrón está formado por 2 ó 3 partículas más elementales llamadas quarks, los cuales existen en muchos colores y sabores (y no lo digo metafóricamente, así se llaman las cualidades con las que los físicos los describen, no teniendo nada que ver con el color o el sabor que nuestros sentidos los pudieran percibir).
Pero, si lo que van a acelerar son protones, ¿por qué no se llama Large Proton Collider? Porque los subproductos de algunas colisiones de haces de protones podrían generar otros hadrones, los cuales podrían ser la entrada para posteriores experimentos (siempre y cuando se puedan realizar en milésimas de segundo).
¿Y para qué van a usar este aparato? Si recordamos la teoría de la relatividad de Einstein, un cuerpo que se acelera a velocidades cercanas a la de la luz adquiere una enorme masa y, si también recordamos que E = mc2, la masa que adquirirán los protones súper acelerados les dará una energía tal que, durante las colisiones, se espera que se alcancen condiciones similares a las que reinaron en los primeros momentos después de la Gran Explosión. Es en esos momentos, cuando el Universo tenía poco de haber nacido, cuando las cuatro fuerzas funcionaron como una sola, antes de que el descenso en la temperatura hiciera que cada una de las fuerzas se diferenciara.

¿Qué misterios tratará de revelar el LHC? Echemos una mirada a cada uno:

Antimateria:

Las leyes de la física de partículas son simétricas. De acuerdo a estas leyes debe existir una partícula con características inversas por cada partícula que exista. A la materia que estas partículas con características inversas le llamamos antimateria. Así, el electrón tiene carga negativa y espín (una de tantas características que los físicos usan para describir las partículas) de -1/2, y si existe el electrón debe existir el antielectrón (que los físicos llaman positrón) con carga eléctrica positiva y espín de +1/2. Lo mismo pasa con todas las otras partículas. Sin embargo, hay un problema: las leyes de simetría nos dicen que debería haber igual cantidad de materia que de antimateria, lo cual no es cierto, pues gracias a que hay más materia es que el universo existe como lo conocemos (de no ser así, al haber igual cantidad de materia y antimateria ambas se aniquilarían transformándose en rayos gamma). ¿Por qué hay más materia que antimateria?

Materia oscura:

A lo largo del siglo XX, astrónomos como Fritz Zwicky y Vera Rubin notaron que las estrellas en la periferia de las galaxias giraban en torno al centro galáctico con mayor velocidad que la predicha por las leyes de Newton. Algo masivo estaba modificando el movimiento de esas estrellas. Este descubrimiento originó toda una nueva era en la astronomía: había materia oscura en el universo y había que identificarla. A la fecha se ha identificado mucha de esta materia oscura: la forman planetas, enanas cafés, agujeros negros y cuerpos menores que no brillan con luz propia y que, por ende, no podemos detectar fácilmente, salvo por sus influencias gravitacionales. No obstante, hay mucha masa oscura aún no identificada, y se piensa en la posibilidad de la existencia de partículas masivas que, al no interaccionar mucho con el resto de la materia, no sean fácilmente detectables. Diferentes teorías predicen diferentes tipos de partículas, pero todas ellas se conocen bajo el acrónimo de WIMP (Weakly Interactive Massive Particle).

La débil gravedad:

De las cuatro fuerzas fundamentales, la gravedad es la que posee la menor intensidad. ¿Cómo es esto posible, si la gravedad tiene su influencia en todo el cosmos? La gravedad tiene alcance infinito, aunque la intensidad se va disminuyendo con el cuadrado de la distancia entre las masas, pero simplemente, la gravedad tiene influencia en todo el universo porque todo tiene masa.
Si todos los cuerpos del universo (nosotros, su computadora, su silla, su casa, etc.) tuviéramos carga eléctrica, sería más importante la fuerza electromagnética en nuestra vida diaria que la gravedad. Aquí podríamos decir: “Bueno, una de las cuatro fuerzas tenía que ser la más débil”, y contestaríamos: “Sí, pero la diferencia de magnitud entre el penúltimo y el último lugar en la lista de fuerzas es de ¡más de un trillón!”.
Una de las explicaciones de las múltiples teorías que tratan de explicar este misterio estiba en suponer que nuestro universo tiene más de las cuatro tradicionales dimensiones (longitud, área, volumen y tiempo), pero con el detalle de que las dimensiones extra sólo se manifiestan a niveles mucho más pequeños que el subatómico y que es, a través de estas dimensiones, por donde se cuela gran parte de la magnitud de la fuerza de gravedad, de tal forma que a escalas macroscópicas se convierta en una fuerza débil.
No existe aparato alguno que pueda ver, si es que existen, estas dimensiones, pero las teorías predicen efectos que estas dimensiones tendrían sobre las partículas altamente energizadas (los físicos usan el término excitadas).

El confinamiento de las fuerzas nucleares:

Tanto la fuerza de gravedad como la electromagnética tienen alcance infinito, mientras que las fuerzas nucleares tienen un alcance confinado exclusivamente al núcleo del átomo. Fuera del núcleo del átomo estas fuerzas no tienen magnitud alguna. ¿Por qué? Uno de los modelos que los físicos han desarrollado para explicar la existencia y las interacciones entre todas las partículas del zoológico es conocido como Modelo Estándar.
En este modelo estándar se define que las fuerzas cuentan con partículas portadoras. Estas partículas portadoras no pueden verse, pero sí detectar sus efectos, pues estamos hablando de partículas que nunca están en reposo y que se mueven a o casi a la velocidad de la luz. La partícula portadora de la fuerza electromagnética es el fotón y tiene masa cero y se mueve a la velocidad de la luz.
La partícula que transmite la gravedad (no ha podido detectarse debidamente; la gravedad continúa siendo la fuerza más escurridiza al momento de querer explicarla mediante una teoría de unificación) es el gravitón, también de masa cero.
Sin embargo, las partículas que transmiten las fuerzas nucleares (los aglutinones en el caso de la fuerza nuclear y las W y Z en el caso de la fuerza débil) tienen masa, lo que explica el por qué de su corto alcance. ¿Y por qué ellas tienen masa y las otras no? ¿Quién les hizo el feo para que se pusieran “gorditas”?
El culpable, al parecer, es el bosón de Higgs, predicho por el físico Peter Higgs. Esta partícula sería la responsable de otorgarles masa a los aglutinones, Ws y Zs y es uno de los principales objetivos del LHC, pues se estima que para descubrirla se requieren colisiones de partículas con altas energías.
Para cumplir con sus tareas, el LHC cuenta con una serie de detectores o experimentos como los prefieren llamar sus creadores; ALICE, un cañón para hacer colisionar iones; ATLAS y CMOS, principales ayudantes en la búsqueda del bosón de Higgs; LHCb, nos ayudará a revisar las leyes de la simetría y saber por qué hay más materia que antimateria; TOTEM y LHC se utilizarán para otros tipos de detecciones.
Se estima que serán tantas las colisiones que se efectúen que los detectores deberán filtrar los eventos, sólo pasando al sistema de cómputo los 100 más relevantes de cada par de haces de protones que choquen (se estima que se lanzarán como 2,808 haces por segundo, cada uno conteniendo mil millones de protones).

La información recibida por las computadoras se analizará primeramente por las computadoras del emplazamiento del LHC, apoyándose en un segundo nivel de computadoras en las oficinas del CERN en Suiza y un tercer nivel de computadoras de otros centros de investigación y universidades y es probable que pronto tengamos un protector de pantalla para utilizar el poder de cómputo de nuestras computadoras caseras y de oficina cuando estén ociosas, como ya lo hicieron con el SETI@HOME.
Para alcanzar las velocidades tan altas, los protones circularán primero por dos aceleradores construidos por el CERN en los años 60s, saliendo de ellos a un 99.99975% de la velocidad de la luz para recibir su último tirón en el LHC, gracias a la ayuda de poderosos magnetos con temperaturas cercanas al cero absoluto, que los convierten en poderosos superconductores (no hay que olvidar que entre mejor conductor sea un cuerpo, más grande será el campo magnético que pueda generar cuando una corriente eléctrica lo atraviese).
Y a todo esto, ¿es cierto que hay peligro? El hombre tiene 70 años de experiencia jugando con aceleradores y nunca ha habido peligro para el planeta, mas el falso peligro que los medios y los charlatanes nos intentan infundir.
La construcción del LHC no ha estado libre de problemas; como todos los aceleradores de tipo anillo (llamados ciclotrón, los aceleradores en línea recta se llaman lineales) tiene el problema del Bremstahlung o radiación sincrotrón, que se origina cuando los protones viajan tan rápido en un camino curvo, que la radiación que emiten los hace desviarse de su trayectoria, pero esto se corrige con campos magnéticos correctores.
También hubo accidentes humanos, pero no estamos hablando de personas que hayan sido cercenadas por un haz de protones o que hayan muerto de cáncer por radiación, sino de accidentes típicos de la industria de la construcción.
Alguien podría decir: “Sí, pero éste acelerador es muy grande, éste sí es peligroso”. No, porque el túnel de 27 kilómetros que utiliza ya lo usaba antes otro acelerador del CERN (el llamado LEP, Large Electron-Positron Collider), por lo que no es más grande. “Sí, pero son protones, a más velocidad y con más energía, por ahí leí que se podrían formar mini-agujeros negros”.

Pudiera ser, pero no tengamos tantas esperanzas (para los científicos sería fantástico que se pudiesen crear), pero antes de que piensen que “¡qué miedo!” recordemos que desde 1974 el físico inglés Stephen Hawking demostró que existe un proceso por el cual los agujeros negros se evaporan, evaporándose más rápido cuanto más pequeños son. Si se llegasen a crear mini-agujeros negros en el LHC, éstos desaparecían en milmillonésimas de segundo, sin alcanzar a causar el menor daño. ¿Y accidentes por errores humanos? La inauguración del LHC se ha ido posponiendo a través del tiempo para asegurar que todo funcione bien. Ya se han remplazado equipos defectuosos o construidos con especificaciones que fueron mal calculadas.

¿Aquí nos detendremos? No, los principales institutos de investigación nuclear del mundo traen un proyecto equivalente a la ISS, pero mientras la Estación Espacial Internacional es para explorar el macrocosmos, el ILC (International Linear Collider) lo será para el microcosmos.
Aún no se define el lugar donde se construirá ni el total de sus especificaciones, pero la idea es que quede listo en el transcurso de la década que sigue. En este acelerador se harán colisionar electrones y positrones y servirá como un excelente compañero para complementar los experimentos del LHC, pues dados los niveles de energía que este último maneja, experimentos con niveles de energía menores no podrán ser realizados en él y para ello el ILC entrará en acción.

Fuente astronomos.org
http://lhc.web.cern.ch/lhc/

Probar la gravedad cuántica en el LHC

El hallazgo de una Teoría Cuántica de la Gravedad ha esquivado a lo mejores físicos del mundo durante casi un siglo. Además del temible reto matemático As de casar la teoría cuántica con la Relatividad General de Einstein, las extremas condiciones a las que se aplica la gravedad cuántica, por ejemplo, en los primeros 10-43 segundo del universo — hacen que sea virtualmente imposible comprobarlo en un experimento. Al menos es lo que solían pensar los investigadores.

En 1998, los físicos se dieron cuenta de que la escala natural de la gravedad cuántica (la escala de Planck, la cual corresponde a una energía de 1019 GeV) podría ser de 15 órdenes de magnitud menor si el universo tenía dimensiones espaciales adicionales en las que la verdadera fuerza de la gravedad pudiese “filtrarse”. Esto generada la idea de estudiar la gravedad cuántica en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, el cual pronto colisionará protones entre sí para producir una energía de 14 TeV (aproximadamente 104 GeV).

Tomando la existencia de grandes dimensiones extra como punto de partida, Daniel Litim de la Universidad de Sussex y Tilman Plehn de la Universidad de Edimburgo han calculado que la gravedad cuántica modificaría el índice al cual los leptones, tales como electrones y muones, se producen en las colisiones del LHC — y que el efecto podría estar presente a energías tan bajas como 6 TeV (Phys. Rev. Lett. 100 131301). Aunque existen cientos de artículos prediciendo los efectos de las grandes dimensiones extra en el LHC, muy notablemente la generación de mini agujeros negros, la mayoría tienen grandes incertidumbres y no hacen tales predicciones cuantitativas.

Campos fluctuantes

Los mayores progresos en la gravedad cuántica proceden de la Teoría de Cuerdas, la cual describe las partículas como vibraciones de cuerdas unidimensionales que oscilan en espacios de dimensiones mayores (y es la inspiración que hay tras otros modelos de dimensiones extra mayores). Un intento alternativo es la Gravedad Cuántica de Bucles, la cual desgarra nuestras nociones básicas de espacio-tiempo a la mínima escala. Litim y Plehn tomaron una aproximación más convencional permitiendo la “métrica”en la Relatividad General, la cual conecta la curvatura del espacio-tiempo con la actual materia local, para fluctuar como si fuese un campo cuántico.

En 1979 Steven Weinberg realizó este ejercicio para la gravedad en 2D, revelando que la fuerza de la interacción gravitatoria entre dos partículas depende de la energía a la que se estudian esas interacciones. Un comportamiento similar se observó para las interacciones fuerte y electromagnética, las cuales se describen mediante teorías de campo cuántico. Al igual que la interacción fuerte, el acoplamiento gravitatorio resulta ser más débil en altas energías.

Usando herramientas computacionales desarrolladas en los dos últimos años, Litim y Plehn encontraron el mismo comportamiento en cuatro dimensiones y en más. Por lo que evitaron los cálculos “divergentes” que normalmente arrojaban predicciones inciertas en las teorías de gravedad cuántica basadas en fluctuaciones métricas. “Para mi comprensión, esta es la primera vez que se ha calculado el efecto de estas fluctuaciones observables par el LHC sin ningún límite no físico LHC”, dijo Litim a physicsworld.com.

Cálculos observables

Tomando en cuenta la dependencia de energía del acoplamiento gravitatorio, Litim y Plehn calcularon el índice al cual se producen pares de leptones a partir de gravitones virtuales (las partículas “mensajeras” de la gravedad que proceden de fluctuaciones de la métrica) creadas en las colisiones del LHC. Debido a que este índice se predice con gran precisión en el Modelo Estándar de la física de partículas, cualquier incremento sería una señal de gravedad cuántica. A pesar de que la gravedad se hace más débil en altas energías, el LHC resulta ser sensible a este fenómeno gravitatorio cuántico hasta una escala fundamental de Planck de 6 TeV. Además, dice Litim, la naturaleza formal de la gravedad en altas energías deja una teoría consistente de la gravedad cuántica.

Los investigadores están actualmente trabajando en cómo diferencias un efecto debido a la gravedad cuántica de otros debidos a otros teorías distintas, tales como la Teoría de Cuerdas o la supersimentría. Para algunos, no obstante, la probabilidad de observar tal efecto es escasa. “La existencia de puntos fijos gravitatorios [que surgen de las variaciones del acoplamiento gravitatorio con la energía] alteraría la señal estándar para dimensiones extra”, dice JoAnne Hewett de la Universidad de Stanford, que realizó un cálculo similar aproximadamente a la vez que Litim y Plehn (JHEP 12(2007)009). “Estos son buenos cálculos, pero hay un gran trecho para conectarlos con la realidad”.

Fuente Ciencia kanija

Catedrales de la ciencia – 50 años del CERN (LHC)

El CERN se encuentra en Suiza, cerca de Ginebra, y próximo a la frontera con Francia. Cuenta con una serie de aceleradores de partículas entre los que destaca el, ya desmantelado, LEP (Large Electron-Positron Collider, Gran Colisionador Electrón-Positrón) de 27 km de circunferencia y que constituye la máquina más grande jamás construida. Actualmente en su lugar se está construyendo el LHC (Large Hadron Collider, Gran Colisionador de Hadrones), un acelerador protón-protón que operará a mayor energía y luminosidad (se producirán más colisiones por segundo). Se espera que este incremento en energía y luminosidad permita descubrir el esquivo bosón de Higgs, así como confirmar o desestimar teorías de partículas como las teorías supersimétricas o las teorías de tecnicolor.
El éxito del CERN no es sólo su capacidad para producir resultados científicos de gran interés, sino también el desarrollo de nuevas tecnologías tanto informáticas como industriales. Entre los primeros destaca en 1990 la invención del WWW, pero no hay que olvidar el desarrollo y mantenimiento de importantes bibliotecas matemáticas (CERNLIB) usadas durante muchos años en la mayoría de centros científicos, o también sistemas de almacenamiento masivo (el LHC almacenará un volumen de datos del orden de varios Pb cada año). Entre los segundos podemos citar imanes de 9 T en varios metros, detectores de gran precisión, imanes superconductores de gran uniformidad a lo largo de varios kilómetros, etc…

The Cathedrals of Science – CERN : 1954-2004

John Ellis Theoretical Physicist
Alvaro de Rujula Theoretical Physicist
Robert Aymar General Director of CERN
Mike Lamont Experimental Physicist LHC
Jean-Luc Baldy Civil Engineering
Michel della Negra CMS experiment Project Director
Jurgen Schukraft ALICE experiment Poject Director
Tatsuya Nakada LHCb experiment Project Director
Fabiola Gianotti ATLAS experiment Research Physicist
Rolf Landua ATHENA experiment Research Physicist
Juan Antonio Rubio Director for ETT unit
Robert Cailliau Co-developer of WWW
Francois Grey Information Technology Department
Sergio Giacoletto Oracle (Europe) Executive Vice President

Back to creation

Twelve millions years ago, a gigantic explosion the Big Bang, gave birth to space, time and matter ……

Stars Underground

An imaginary voyage in time where we were witness of the birth of the universe itself, the time of the Big-Bang 15 billion years ago. Particules from the very first moments of time : protons, neutrons and electrons, and also much more energetic one. These particules are preparing to interact collider and generating others which will be the birth to the stars ……..

Higgs boson – CERN LHC – Fermilab Tevatron

Más de 100 físicos de todo el mundo analizarán a partir del próximo lunes en Valencia los últimos avances en la aplicación de las teorías cuánticas de campos efectivas a la física de partículas elementales y las simetrías fundamentales de la materia. Estas teorías son imprescindibles para los futuros descubrimientos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), según informó el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en un comunicado.

Más de 100 físicos de todo el mundo analizarán a partir del próximo lunes en Valencia los últimos avances en la aplicación de las teorías cuánticas de campos efectivas a la física de partículas elementales y las simetrías fundamentales de la materia. Estas teorías son imprescindibles para los futuros descubrimientos del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), según informó el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) en un comunicado.

Este encuentro tendrá lugar con motivo del Congreso Internacional sobre Teorías Efectivas, que se celebrará en el Jardín Botánico de la Universitat de València del 2 al 6 de febrero. A partir de las 9.00 horas del lunes, tendrá lugar la apertura oficial del congreso, organizado por el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del CSIC y la Universitat de València, que estará a cargo del vicerrector de Investigación de esta universidad, Esteban Morcillo Sánchez.
Entre los asistentes destacan las intervenciones de Eduardo de Rafael, Nora Brambilla, John Donoghue, Elizabeth Jenkins o Michael Pennington, según las mismas fuentes.
La puesta en funcionamiento del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) situado en Ginebra va a permitir estudiar la estructura y las simetrías de la materia a escalas microscópicas todavía inexploradas. La colisión de protones a muy alta energía en el LHC producirá una gran cantidad de partículas elementales llamadas quarks y gluones que generarán, a su vez, partículas compuestas más complejas llamadas hadrones. El mecanismo por el que los quarks y gluones se asocian entre sí para formar los hadrones es todavía una de las cuestiones por resolver en la física de partículas…[]

Via ecodiario.eleconomista.es

Nunca antes se había llevado a cabo un experimento científico de esta magnitud. Viaje al mayor acelerador de partículas del mundo que intentará reproducir los momentos próximos al Big Bang, la explosión que dio origen al universo. Teóricamente se espera que, una vez en funcionamiento, se detecte la partícula conocida como el bosón de Higgs (la partícula de Dios), paso significativo en la búsqueda de una Teoría de la Gran Unificación de Fuerzas.

La paradoja de Hawking

Stephen Hawking, uno de los científicos más famosos del mundo, defendió durante treinta años su teoría sobre los agujeros negros, llamada “la paradoja de la información”. En el año 2004 hizo algo que los científicos no suelen hacer: admitió que podría estar equivocado. Este fascinante documental les permite acompañar a Stephen Hawking durante un año, mientras prepara su último trabajo científico, que podría significar su regreso y la confirmación de su estatus de gran figura de la física. Pero Hawking se enfrenta a grandes dificultades: por un lado sus detractores, que están poniendo en duda todo su legado, y por otro lado su estado físico en continuo declive. Un documental impactante donde la ciencia muestra su lado más humano.

Particle Physics: The Cyclotron

Particle Physics – TRIUMF contribution to the LHC, laboratory based in Canada

Cuando se conectó el Gran Colisionador de Hadrones el pasado septiembre – y se apagó ignominiosamente días más tarde – fue tema del tipo de frenesí mediático normalmente reservado a las estrellas del rock y famosas modelos. Estos, según nos dijeron, fueron los primeros momentos de la máquina más compleja jamás construida. Lo que no se nos contó es que algo similar nunca volverá a ser construido.

Un problema es la descomunal escala del proyecto. El LHC necesitó algo más de 20 años para ser diseñado y construido, y tuvo un coste de alrededor de 9 mil millones de dólares. El precio no incluyó el túnel circular de 27 kilómetros que alberga la máquina bajo la frontera franco-suiza cerca de Ginebra – que fue construido un par de décadas antes que el acelerador.

Algún día, los físicos de partículas querrán actualizar el LHC a un modelo mayor, mejor y más caro. De hecho, ya están trabajando en su sucesor conocido como el Colisionador Lineal Internacional. Si el público impide el pago del precio, los físicos pueden despedirse de sus sueños de descubrir las leyes de la naturaleza haciendo impactar partículas entre sí a altas energías. Dado el actual caos económico, el ILC puede que nunca se construya.

Tuesday, February 24th, 2009, by admin and is filed under "Astrofisica, CERN, Ciencia, Cosmologia, Fisica, Fisica Nuclear, Fisica Teorica, Fisica de particulas, Matematicas, Mecanica cuantica, Nasa, Sincrotrón, Technology, Tecnologia | , Astrofisica, Boson de Higgs, CERN, Ciencia, Fermilab, Fisica, fisica de Particula, LHC, Tevatron ". You can leave a response here, or send a Trackback from your own site.