dimecres, 25 de novembre de 2009

El Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC)

El Gran Col·lisionador d'Hadrons és un dels majors acceleradors de partícules mai construït, amb un anell de 27 kilòmetres de longitud situat entre les fronteres de França i Suïssa, als voltants de la ciutat de Ginebra, seu del CERN. La seua construcció va començar el 1995, amb un pressupost estimat de sis mil milions d'euros, i va començar a operar el 10 de Setembre del 2008 amb la primera injecció de protons a l'anell principal.

Dins d'aquest túnel els feixos de protons i nuclis són accelerats fins a velocitats relativistes, de l'ordre del 99,9999991% de la velocitat de la llum, és a dir, 299 792 455 m/s, a les quals les partícules recorren 11000 vegades l'anell principal en un segon, per a després fer-los xocar a l'interior de sis grans detectors de partícules, amb energies de fins a 14 TeV. Aquests detectors tenen les següents funcions:
  • ALICE: Detecció de col·lisions d'ions pesants a altes energies (5,5 TeV).
  • ATLAS: Detecció de col·lisions entre protons i nuclis a altes energies (14 TeV) i del Bosó de Higgs.
  • CMS: Detecció de col·lisions entre protons i nuclis a altes energies (14 TeV).
  • LHCb: Estudi de l'asimetria entre matèria i antimatèria sobre el quark Beauty (bellesa) a altes energies.
  • LHCf: Estudi de les partícules emeses a angles febles en col·lisions entre protons.
  • TOTEM: Mesura de diferents paràmetres dels feixos de partícules.
Ací teniu un diagrama amb l'ubicació dels principals detectors de partícules del LHC i les temperatures pròpies de cada secció:
Actualment el LHC es troba en fase de proves al CERN, i recentment s'ha tornat a connectar mesos després d'haver quedat danyat a causa de una mala connexió elèctrica en una de les barres que alimenten els imants necessaris per a contenir els feixos de partícules prèviament accelerats. Aquest esdeveniment va provocar la pèrdua del buit, que va desencadenar en una fuita d'Heli, substància que manté tot l'anell a temperatures extremadament baixes, de l'ordre de 2 K, per a fer ús del fenomen de superconductivitat en els imants, i va requerir treballs de reparació i neteja dels sectors afectats. Les proves més recents (23 de novembre) han fet col·lidir feixos de partícules a energies de 450 GeV dins dels detectors principals, i permetran la correcta calibració dels sistemes de medició.

S'estima que quan el LHC entre en operació als nivells d'energia nominals produirà 15 petabytes de dades a l'any, i aquesta immensa quantitat d'informació es distribuirà a diferents centres de càlcul i procés per a poder extraure les dades útils del projecte. Els experiments programats aniran augmentant el nivell d'energia dels feixos gradualment fins a una parada tècnica prevista per al 2010, a partir de la qual el LHC operarà a màxima potència.

Els resultats de les medicions als diferents sensors de col·lisions entre feixos es processen en complexos centres de càlcul i es visualitzen en gràfiques com aquesta:
L'objectiu de les experiències al LHC és obtenir més informació sobre el model quàntic actual, i més particularment resoldre les questions plantejades sobre les interaccions i forces entre els objectes elementals, així com l'estructura de l'espai-temps. Per a demostrar el model actual, caldria trobar proves de l'existència del bosó de Higgs, objecte que estaria a la base de l'existència de la massa, i mai observat amb anterioritat. També caldria clarificar l'existència de dimensions suplementàries, incloses a la teoria de cordes, i investigar sobre l'antimatèria i l'origen de l'Univers.

1 comentari:

Unknown ha dit...

Interessantíssim article sobre el Cern i LHC. Sempre m'havia preguntat com era possible que mai hi hagués una errada de connexió en eixos kilòmetres de distància, ara ja sé que no és tan perfecte como m'imaginava. L'única cosa que podem esperar del Cern i l'accelerador es el inesperable. Estic segur que seguiran sorprenent-nos en el pas del anys els grans avanços i les aportacion que ixquen d'aquesta maravilla de la tècnica.