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Supersimetría y LHC
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La ausencia de señales en el CERN está poniéndo una bella teoría en duda – lo que hace que surgan interpretaciones rivales.
En julio, en una conferencia de física de partículas en Grenoble, Francia, el premio Nobel George Smoot parecía estar canalizando el espíritu de Thomas Huxley. El luchador del siglo 19 campeón de la teoría de Darwin de la evolución por selección natural una vez habló de que “la gran tragedia de la ciencia es el asesinato de una bella hipótesis por un hecho feo”. Smoot, un cosmólogo que se dio a conocer en el estudio de la luminiscencia del Big Bang, piensa que esto es sólo el drama jugando en la física de partículas.
La física de partículas tiene una hermosa teoría, conocida como supersimetría. Más de tres décadas se emplearon en su fabricación, su elegante estructura matemática estaba destinada a reemplazar al “modelo estándar”, el eminentemente útil, pero a veces chirriante y en algunas partes estéticamente desagradable constructo teórico que es actualmente nuestra mejor descripción del funcionamiento básico de la materia.
La belleza de la supersimetría está ahora encontrándo algunos hechos desagradables que salen desde el “Gran Colisionador de Hadrones, el gigantesco acelerador de partículas situado en el CERN cerca de Ginebra, Suiza. La supersimetría predice una gran cantidad de nuevas partículas, y la mayoría de los cálculos indican que ya deberían haberse comenzado a producirse algunas de ellas en el LHC . Pero no es así. Esto arroja algunas preguntas importantes. Es la supersimetría en realidad la respuesta correcta? Si no lo es, ¿cuál es?
La supersimetría – SUSY para su legión de fanáticos – ha sido siempre vista como una panacea para los males del modelo estándar.De vuelta a la década de 1960, era una de las teorías que iba a hacer que el modelo estándar enfrentara una vergüenza.Este no podía explicar cómo las partículas elementales, tales como los electrones y los quarks los cuales forman los protones y neutrones, obtenían su masa en lo absoluto.
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Bosón de Higgs: el cercano episodio final
Se aproxima el momento en el que sabremos algo definitivo sobre el bosón de Higgs. Su existencia o inexistencia se conocerá antes de que finalice el año 2012.
Hawking apostó 100 dólares a que el LHC no encontrará el famoso bosón de Higgs. Y según él esta ausencia significará que la situación es mucho más excitante de lo que se esperaba. Puede que el resultado de esta apuesta ya la sepan, de un modo u otro, algunos físicos del CERN o que, al menos, la sospechen.
Como ya sabemos el bosón de Higgs es la partícula postulada para explicar la ruptura de simetría entre la fuerza electromagnética y la fuerza débil. A cierto nivel de energía esas dos fuerzas son la misma (fuerza electrodébil) y se presentan unificadas en una sola. Pero por debajo de esa energía son diferentes. De hecho los fotones, que son los bosones de la fuerza electromagnética, tienen masa nula, mientras los bosones de la fuerza débil (W y Z) tienen masas elevadas. La simetría se presenta rota.
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LHCb observa por primera vez indicios de la asimetría materia-antimateria en mesones D0
La colaboración internacional LHCb, donde participan investigadores españoles de las Universidades de Barcelona, Santiago de Compostela y Ramón Llull, presentó esta semana en París resultados que muestran los primeros indicios de asimetría materia-antimateria, lo que los científicos denominan ‘violación de carga-paridad’ o ‘violación CP’, en la producción de partículas llamadas mesones D0 y sus antipartículas. La diferente tasa de desintegración medida entre ambas para una desintegración concreta podría significar la primera divergencia en la descripción de las propiedades de violación de CP en la teoría actual, el denominado Modelo Estándar. Ello daría la primera pista hacia la resolución del enigma materia-antimateria, que consiste en que el modelo estándar no puede explicar por qué el Universo que conocemos está hecho sólo de materia, cuando en el Big Bang se produjeron iguales cantidades de materia y antimateria.
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El CERN comienza el diseño de la actualización del LHC
La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) dio inicio hoy al estudio de Alta Luminosidad del LHC con un workshop que reúne a científicos e ingenieros de 14 instituciones europeas, con el apoyo del Séptimo Programa Marco de la Comisión Europea (FP7), junto con otras instituciones de Japón y los EE.UU. El objetivo es preparar el terreno para una actualización de la luminosidad del LHC prevista para 2020. La luminosidad es una medida de la tasa de colisiones en un acelerador de partículas y por lo tanto da una indicación de su rendimiento.
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El ciclo de funcionamiento con protones del LHC en 2011 finaliza con éxito
Después de 180 días de funcionamiento y 400 trillones de colisiones entre protones, el ciclo de funcionamiento del LHC en 2011 llegó a su final a las 17:15 horas del 30 de octubre. En su segundo año de funcionamiento, el equipo del LHC ha superado ampliamente sus objetivos de operación, incrementando constantemente la velocidad a la que el LHC ha proporcionado los datos a los experimentos.
Al comienzo del año, el objetivo para el LHC era acumular una cantidad de datos que los físicos denominan un femtobarn inverso en el transcurso de 2011. El primer femtobarn inverso se alcanzó el 17 de junio, dejando a los experimentos del LHC en una buena posición de cara a las grandes conferencias científicas de verano y obligando a revisar a la alza el objetivo de datos a adquirir en 2011 hasta los 5 femtobarns inversos. Ese hito fue logrado el 18 de octubre, con un total para el año de casi seis femtobarns inversos entregados a cada uno de los dos grandes experimentos del LHC, ATLAS y CMS.
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La comunidad española en física de partículas, astropartículas y física nuclear se reúne en Barcelona
Barcelona acoge, del 2 al 4 de noviembre, las III Jornadas del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), un congreso donde participan más de 200 científicos que representan estas áreas de investigación en España. En el congreso se presentarán los últimos resultados de experimentos internacionales con participación española como el LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo situado en Ginebra (Suiza), FAIR, el que será el mayor laboratorio europeo de física nuclear, o CTA, proyecto para construir el mayor observatorio de rayos gamma de muy alta energía. Sergio Bertolucci, director de Investigación del CERN, organismo que opera el LHC, y Gunther Rosner, su homólogo en FAIR, expondrán los últimos avances en sus respectivos laboratorios. El CPAN es un proyecto Consolider-Ingenio 2010 financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación.
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El próximo fin de semana finalizan las colisiones protón-protón en el LHC del CERN
Las colisiones protón-protón en el LHC finalizarán este año este fin de semana próximo. Tras un año estupendo, ahora mismo el objetivo es hacer pruebas para tomar la decisión sobre cómo serán las colisiones el año próximo. Uno de los problemas a lidiar el año próximo, si se incrementa la luminosidad instantánea, serán las colisiones múltiples o ”apiladas” (pile-up). En la inyección 2252 se ha realizado una prueba duplicando el número de colisiones múltiples. Como muestra la figura la inyección se inició con 32 interacciones por cruce de los haces (más o menos el doble que durante este año), número que ha bajado hasta unas 25 conforme ha avanzado el tiempo. La curva es irregular porque, al estar en fase de pruebas, se han realizado cambios en tiempo real que han alterado el número de colisiones múltiples. Los sistemas de disparo (trigger) que deciden qué colisiones almacenar y los algoritmos de análisis posterior de estas colisiones tienen que lidiar con éxito con las colisiones múltiples por lo que este tipo de pruebas es muy importante. La figura está extraída de Ken Bloom, “Piling up!,” Quantum Diaries, 25 Oct. 2011.
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¿Construimos el LHC sólo para encontrar el bosón de Higgs?
Hay bobones y bosones, y si el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) se construyó sólo para encontrar el bosón de Higgs, tendrías toda la razón al pensar que los físicos pertenecen a la primera categoría. Pero el hecho es que el LHC hace mucho más que buscar el bosón de Higgs.
A pesar de que los medios de comunicación se centran principalmente en el bosón de Higgs, esta búsqueda sólo representa uno de los muchos aspectos que esperamos cubrir con el LHC. Por supuesto, el bosón de Higgs da una solución tan elegante al problema del origen de la masa que su gran popularidad entre los físicos han llegado incluso al público general.
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Un investigador de la USC, responsable del Silicon Tracker del experimento LHCb
El investigador del Grupo de Física de Altas Energías de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) Abraham Gallas Torreira ha sido designado responsable del Silicon Tracker, uno de los detectores que componen el experimento LHCb en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el mayor acelerador de partículas del mundo que opera en Ginebra (Suiza). Este preciso instrumento, cuyo coste supera los 4 millones de euros y donde participan la Escuela Politécnica Federal de Lausanne junto con las Universidades de Zurich, Heidelberg y Santiago de Compostela, se encarga de buscar nuevas partículas más allá del Modelo Estándar, la teoría que describe las partículas fundamentales y sus interacciones.
Gallas ha sido designado en 2011 Project Leader del Silicon Tracker de LHCb, uno de los seis subdetectores de este experimento del LHC dedicado al estudio de los quarks b. El análisis de las desintegraciones de las partículas formadas por estos quarks pesados y anti-quarks ligeros (llamadas mesones B) podría aportar nuevas pistas sobre por qué el Universo está formado de materia y no de antimateria (tipo de partículas idéntico a las que conforman la materia que vemos salvo por su carga eléctrica opuesta).
El Silicon Tracker (literalmente ‘rastreador de silicio’) de LHCb es un dispositivo diseñado para detectar los rastros que dejan las partículas cargadas cuando pasan a través de las pequeñas tiras de silicio que lo componen. Este detector es fundamental para reconstruir la desintegración de los mesones B en otras partículas más ligeras, que son las que finalmente dejan sus huellas en el Silicon Tracker. Está dedicado específicamente al estudio de los acoplos de los quarks pesados de la segunda y tercera generación y a la búsqueda de nueva física más allá del Modelo Estándar.
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Expertos en aceleradores de partículas de todo el mundo se dan cita en San Sebastián
La Ministra de Ciencia e Innovación, Cristina Garmendia ha inaugurado esta mañana en el Kursaal de la capital guipuzcoana, la International Particle Accelerator Conference (IPAC2011, en sus siglas en inglés) que durante una semana va a reunir a 1.200 expertos mundiales en tecnología de aceleradores de partículas.
Estos expertos tratarán los asuntos más relevantes sobre la tecnología de aceleradores compartiendo experiencias y definiendo los nuevos retos a los que actualmente se enfrenta el sector a nivel mundial.
Es la segunda vez que se celebra en nuestro país un Congreso de este calibre, el primero fue en Sitges en 1996, y de entre las ventajas, se puede destacar que el evento ayudará a promover la ciencia y la tecnología de aceleradores dentro del Estado y también presentar las empresas científicas españolas que desarrollan este tipo de tecnologías dentro del sector.
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