Archive for Ingenieria

Tests de precisión del modelo estándar en el Tevatrón del Fermilab y el LHC del CERN

Hay aceleradores de partículas cuyo objetivo es descubrir nueva física y otros cuyo objetivo es mejorar la precisión con la que conocemos los parámetros de la física ya conocida. El Tevatrón (Run II) del Fermilab es un colisionador de partículas del segundo tipo; el Tevatrón (Run I) era, y el LHC del CERN es, un colisionar del primer tipo. Durante más de una década los datos de precisión del modelo estándar obtenidos con el Tevatrón serán mejores que los que se podrán obtener con el LHC. A su vez, el LHC explorará energías muy por encima de las alcanzadas por el Tevatrón. En este sentido (y en muchos otros) ambos colisionadores son complementarios (aunque el Tevatrón deje de funcionar a finales de 2011). Esta es la conclusión más importante de las charlas del congreso “Challenges for Precision Physics at the LHC,” LPNHE, Paris, 15-18 December 2010, cuyo foco han sido los tests de precisión del sector electrodébil del modelo estándar, es decir, los parámetros de precisión de los bosones vectoriales W y Z. 
Resumen de actividad en el LHC el 2010 

CERN LHC 2011 

  

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Redes para la Ciencia:Redes 73 Pequeños soles en la Tierra

Los combustibles fósiles se agotarán en apenas un siglo y no nos conviene dejar que sigan liberando gases de efecto invernadero a la atmósfera durante más años. La humanidad se ve obligada ya a buscar y a hacer rentables otras formas de energía. Las más nueva y prometedora es la energía de fusión, la energía de las estrellas, la misma que produce el Sol y que alimenta la vida que conocemos.

Hoy, en Redes, el físico Steven Cowley, del Culham Centre for Fussion Energy de Reino Unido, nos pondrá al día de los avances en la carrera por conseguir reproducir en la Tierra la energía de las estrellas, que llegará a ser virtualmente inagotable, segura, sin emisiones de carbono a la atmósfera ni residuos radiactivos de larga duración. Esperamos que este duro reto sea pronto una realidad.

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Científicos norteamericanos alcanzan los 111 millones de grados centígrados

Energía nuclear con torio

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Fermi podría detectar indicios de materia oscura dentro de tres años

Según las observaciones, el 23% del universo está compuesto por materia oscura. Aunque no puede ser detectada de forma directa, es posible inferir su presencia gracias a sus efectos sobre la materia visible. Según un estudio llevado a cabo por un equipo internacional, en el que participan investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el telescopio espacial Fermi podría ser capaz de detectar indicios de esta materia durante los próximos tres años.

El trabajo, que ha sido publicado en la revista Astrophysical Journal Letters, ha utilizado un mapa del universo de hasta 360 millones de años luz de distancia que simula la distribución hipotética que debería tener la materia oscura. En total, la simulación está representada por más de 1.000 millones de partículas. Según uno de los responsables del trabajo, el investigador del CSIC Fabio Zandanel, “aunque se han desarrollado muchos modelos de distribución de la materia oscura en el universo, el utilizado en esta investigación es uno de los que más se adecúan a las observaciones”.

Una vez seleccionado el mapa, el equipo ha determinado que, a lo largo de tres años más de operaciones, Fermi será capaz de detectar la radiación gamma emitida por la desintegración de las partículas de materia oscura, según ciertos modelos teóricos. Aunque el universo contiene muchas fuentes distintas de rayos gamma, “la procedente de la desintegración de estas partículas presentaría unas características que hacen posible distinguirla del resto”, explica Zandanel.

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Se publican los resultados de la primera búsqueda del bosón de Higgs en el LHC del CERN

El experimento CMS del LHC en el CERN excluye el bosón de Higgs en el rango de masas entre 144 y 207 GeV/c² al 95% CL, si existiera una cuarta generación de partículas en el modelo estándar (SM4). En dicho caso, el Tevatrón del Fermilab obtuvo el año pasado la exclusión en el rango de masas entre 131 y 204 GeV/c² al 95% CL. Sólo para tres generaciones de partículas (SM), CMS no ha logrado excluir ningún rango de masas; el resultado oficial sigue siendo el obtenido combinando los datos de CDF y DZero del Tevatrón, la exclusión del rango entre 158 y 175 GeV/c² al 95% CL. Cuando se publique el resultado del experimento ATLAS y se combine con el de CMS, el límite de masas SM4 para el Higgs se estrechará aún más, pero es difícil que con las pocas colisiones obtenidas en 2010 se pueda llegar a excluir el Higgs del SM en algún rango de masas. El artículo estudia sólo el canal de desintegración del Higgs H?WW?ll??, el más prometedor para masas por encima de los 130 GeV/c², con sólo 36 /pb de datos de colisiones y muestra la gran calidad del trabajo que se está haciendo en el LHC del CERN. Se han utilizado dos técnicas estadísticas bayesianas de análisis con resultados similares. En mi opinión, se trata de una buena noticia para todos los aficionados a la física de partículas elementales que están expectantes por saber lo que puede dar de sí el LHC en la búsqueda del Higgs. Todos los interesados en los detalles disfrutarán con el artículo técnico: The CMS Collaboration, “First Measurement of W+W? Production and Search for Higgs Boson in pp Collisions at sqrt(s) = 7 TeV,” CERN-PH-EP-2011-015, 26 Feb. 2011 (el artículo ha sido enviado a la revista Physics Letters B).

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500 estudiantes de secundaria españoles se convierten en físicos de partículas por un día

Alrededor de 500 estudiantes de educación secundaria españoles participan en la séptima edición del taller ‘Hands on Particle Physics Masterclasses’, una iniciativa internacional en la que los alumnos visitan centros de investigación para participar en un taller de física de partículas basado en experimentos reales. En España se realizan talleres en Madrid, Barcelona, Valencia, Santander, Santiago de Compostela, Zaragoza y Granada, del 4 al 25 de marzo. Por primera vez este año se utilizarán datos reales obtenidos en los experimentos del LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo que funciona desde 2009 en Ginebra (Suiza). Las Masterclasses cuentan con la participación de más de 6.000 alumnos y 110 centros de investigación de 24 países de todo el mundo.

El taller consiste en la visita de un grupo de estudiantes de educación secundaria a un centro de investigación cercano, donde un grupo de científicos les plantearán diversos problemas a resolver basados en datos experimentales reales, obtenidos en este caso de los experimentos del LHC. Los alumnos tratarán de resolver los problemas planteados, compartiendo al final de la jornada los resultados con otros estudiantes participantes por videoconferencia. El objetivo es que los estudiantes vivan la experiencia de ser físicos de partículas por un día, compartiendo la metodología de trabajo de esta disciplina científica.

Los talleres españoles comienzan el viernes 4 de marzo con la participación del Instituto de Física Teórica (IFT, centro mixto CSIC-Universidad Autónoma de Madrid) y la Universidad de Barcelona. El lunes 7 de marzo le corresponde el turno al Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universidad de Valencia), mientras que el viernes 11 de marzo sigue el Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria). El día 21 de marzo el taller se realiza en la Universidad de Santiago de Compostela, el 22 en la sede de Madrid del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el 24 en la Universidad de Zaragoza y cierra el ciclo la Universidad de Granada el 25 de marzo, aunque en este caso la actividad se celebra en el Parque de las Ciencias.

Los grupos de investigación que imparten las Masterclasses participan en los experimentos del LHC o en otros proyectos relacionados con la física de partículas. Concretamente, la Universidad de Barcelona y la de Santiago de Compostela participan en el experimento LHCb, uno de los cuatro grandes experimentos del gran acelerador que tiene como objetivo el estudio de la asimetría entre quarks-antiquarks del tipo “b”, lo que respondería al misterio de por qué la materia domina sobre la antimateria en el Universo que conocemos si tras el Big Bang tuvieron que crearse cantidades similares de ambos tipos de partículas. En LHCb participa también la Universidad Ramón Llull.

La Universidad de Santiago de Compostela y el CIEMAT participan en el experimento ALICE, especialmente diseñado para estudiar las condiciones del Universo primitivo, cuando a muy altas temperaturas y densidades como las que se produjeron tras el Big Bang los quarks y gluones no están confinados en partículas compuestas, sino que forman un nuevo estado de la materia llamado plasma de quarks y gluones. El LHC puede reproducir estas condiciones a pequeña escala mediante colisiones frontales de núcleos pesados, como empezó a hacer en noviembre de 2010.

El CIEMAT y el IFCA forman parte de la colaboración científica que opera CMS, uno de los dos mayores experimentos del LHC. Con 12.500 toneladas de peso, 21 metros de largo y 15 de diámetro, CMS es uno de los dispositivos científicos más complejos jamás construido, y servirá para la detección de nuevas partículas como el llamado “bosón de Higgs”, la partícula que falta para completar el puzle del Modelo Estándar de Física de Partículas que sería la responsable de generar la masa del resto de partículas conocido. En CMS participan también la Universidad Autónoma de Madrid y la Universidad de Oviedo.

A la búsqueda de la partícula de Higgs apunta también ATLAS, el otro gran experimento del LHC (sus dimensiones son aún mayores: 46 metros de largo y 25 de alto) en el que participa el IFIC, la Autónoma de Madrid, el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM-IMB-CSIC) y el Instituto de Física de Altas Energías (IFAE). La participación española en el LHC se promueve a través del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear, un proyecto Consolider-Ingenio 2010 formado por 26 grupos de investigación que trabajan en los proyectos situados en la frontera del conocimiento en estas disciplinas científicas.
http://www.i-cpan.es

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Supersimetria en el LHC.

Los físicos han analizado los primeros resultados sobre supersimetría en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y algunos sugieren que la teoría puede estar en problemas. Los datos procedentes de colisiones tanto en el experimento Solenoide de Muones Compacto (CMS) como ATLAS no han mostrado pruebas de partículas supersimétricas – o partículas-s – predichas por esta extensión del Modelo Estándar de la física de partículas.

El modelo estándar de la física de partículas es una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia. Es una teoría cuántica de campos desarrollada entre 1970 y 1973 que es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial. Hasta la fecha, casi todas las pruebas experimentales de las tres fuerzas descritas por el modelo estándar están de acuerdo con sus predicciones. Sin embargo, el modelo estándar no alcanza a ser una teoría completa de las interacciones fundamentales debido a que no incluye la gravedad, la cuarta interacción fundamental conocida, y debido también al número elevado de parámetros numéricos (tales como masas y constantes que se juntan) que se deben poner a mano en la teoría (en vez de derivarse a partir de primeros principios).

 

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Tras diez semanas parado el LHC se pone de nuevo en funcionamiento.

Los haces de partículas vuelven a circular por el LHC

 

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) se está preparando para reanudar las colisiones de partículas de alta velocidad el mes próximo para resolver misterios clave del universo, han anunciado científicos e ingenieros del centro de investigación.

Según sus informes, la gigante máquina subterránea está en buen estado después de un cierre de 10 semanas y los haces de partículas que circulan en él desde el fin de semana serán elevados a máxima velocidad.

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