El propósito de esta entrada es acercar más a los lectores el LHC, el gran acelerador de partículas que tiene como única finalidad la de dar respuestas a ciertas preguntas, como las que se citaron hace dos días, en la anterior entrada, es decir, la de desvelar los secretos de la materia.
El contenido de esta entrada y de las dos siguientes, son apuntes que tuve ocasión de tomar en el "Hands on Particle Physics", en la Particle Physics Masterclass que tuvo lugar en la Universidad de Barcelona, en la facultad de Física (obviamente), organizado por la EPPOG (Eurpean Particle Physics Outreach Group), que lleva sus conocimientos sobre el LHC y física de partículas a prácticamente todas las universidades del mundo, accesible a todos los alumnos de segundo de bachillerato.
¿Cómo diferenciamos los aceleradores de partículas?
Los aceleradores de partículas se pueden catalogar mediante muchos criterios, la clasificación más interesante y más general que se puede hacer es:
- Aceleradores lineales o circulares.
- Aceleradores de blanco fijo o colisionadores.
De esta clasificación, lo que puede resultar más confuso por su nombre es la segunda clasificación, ya que la primera se puede adivinar por su nombre, que obviamente depende de la geometría del acelerador.
[[Fotografía: Acelerador de partículas lineal del Argonne National Laboratory. Fuente: Wikipedia.]]
Los aceleradores de blanco fijo se llaman así porque las partículas que están siendo aceleradas acaban colisionando en un blanco en reposo, que por lo general suele ser hidrógeno líquido. Al contrario que los colisionadores, en éstos las partículas chocan entre sí cuando éstas adquieran la energía deseada.
[[Fotografía: Acelerador de partículas circular del Fermilab. Fuente: Wikipedia.]]
En todos los aceleradores los haces de partículas se confinan en un tubo de vacío, de modo que las partículas nunca chocaran con las partículas del aire, ya que si no, los experimentos no serían nada fiables y sería imposible llevarlos a cabo en tales condiciones.Para acelerar estas partículas, se utilizan campos eléctricos. Un acelerador tiene una o carias secciones aceleradoras con campos eléctricos oscilantes. La frecuencia de las oscilaciones está ajustada para dar a las partículas energía cinética adicional, dándoles una mayor velocidad.
Por lo general, se utiliza una energía de varios GeV, para dotar a las partículas de una velocidad muy próxima a la de la luz, de aproximadamente un 99.999998%.
Se utilizan campos magnéticos. La función de estos campos magnéticos es la de hacer desviar de la dirección original a la partícula que está siendo acelerada. En los aceleradores circulares, se utilizan electroimanes, que fuerzan a las partículas a seguir una órbita circular.
La teoría de Einstein, indispensable.
Según la fórmula de Einstein E = mc2 la masa es un tipo de energía. Esto significa que la energía puede transformarse en masa y viceversa. En los aceleradores de partículas esto es utilizado para transformar energía cinética en masa, en una colisión de partículas. De este modo, nuevas partículas pueden ser creadas en las colisiones de partículas con altas velocidades relativas.
En la búsqueda de nuevas partículas pesadas es importante ser capaz de acelerar partículas a altas energías. A mayor energía de las partículas originales, partículas más pesadas pueden ser creadas en las colisiones de partículas.
[[Fotografía: Vista virtual de los aceleradores de partículas del CERN en ginebra: ATLAS, ALICE, LEP y CMS.]]El CERN.
El CERN es el laboratorio de física de partículas más grande del mundo y fue creado el 29 de setiembre de 1954, propuesto por Luis De Broglie después de la segunda Guerra Mundial, para recuperar el prestigio científico europeo.
En 1954, se contaba con la participación de 12 países fundadores, entre ellos Francia y Alemania. En sus principios, España está poco involucrada en ello, en 1959 toma parte en el proyecto, aunque se retira a los 10 años, en 1969, aunque se reincorporaría de nuevo en 1983 (afortunadamente aún sigue así...).
Actualmente está formada por 20 países europeos con relaciones con los Estados Unidos de América, el Japón, etc.
La sede central se encuentra en Suiza, donde trabajan más de 2500 personas y es “la segunda casa” de decenas de miles de estudiantes.
[[Fotografía: Esquemal de los aceleradores de partículas del CERN en ginebra: ATLAS, ALICE, LEP y CMS.]]
La sede central se encuentra en Suiza, donde trabajan más de 2500 personas y es “la segunda casa” de decenas de miles de estudiantes.
El acelerador de partículas del CERN se encuentra bajo el suelo (100 metros) y tiene una alargada total de 27 km. Utiliza imanes superconductores y la temperatura del sistema es de -271.1 ºC, aproximadamente 2 K. Sí, se encuentra más frío que el propio universo.
El coste total asciende a 3 mil millones de euros.
Todo sea por la ciencia y por descubrir los secretos de la materia.
Y mañana... la siguiente entrega :)
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