el lhc se pone en marcha lhc€¦ · el objetivo de este gran anillo construido con imanes muy...
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público Miércoles, 10 de septieMbre de 20084 públicoMiércoles, 10 de septieMbre de 2008 5
La ruta de las partículasLas partículas pasan por variosaceleradores hasta colisionar
Dónde estáEl LHC está a 100 metros bajo tierra en a fronterafrancosuiza, muy cerca de la ciudad de Ginebra
FUENTE: CERN Y WEBS OFICIALES DE CADA EXPERIMENTO, UNIVERSIDAD DE COLORADO, UNIVERSIDAD DE BRISTOL, ‘FAQ LHC. THE GUIDE’, NEW SCIENTIST, THE NEW YORK TIMES Y ELABORACIÓN PROPIA GRÁFICO: CHIQUI ESTEBANTEXTOS: DANIEL MEDIAVILLA Y JAVIER YANES
NOTALos circuitos estána distintas alturas
Gran colisionadorde hadrones
LHC
Super Sincrotrónde protones
SPS
SPS
LHC
Sincrotrónde protones
Propulsor delsincrotrónde protones
Entran en elanillo del LHC
Colisionan en unade las zonas deestudio
PS
PSB
Puntos deintroducciónde partículas
1
2
3
4
5
6
1 = VELOCIDAD DE LA LUZ
0,3
0,87
0,999999
ATLAS
ALICELHC b
CMS
Gex
Ferney Voltaire
Ginebra
AEROPUERTO
CERN MEYRIN
CERN PRÉVESSIN
LagoGinebra
Saint-Genis-Poully
0 2km
SUIZAFRANCIA
LHC
A semejanza del Atlas
Cómo funciona el CMS
Las funciones del CMS son similares a las del Atlas, pero cada uno realiza sutrabajo con una estructura diferente.
Tamaño aescala conuna persona
Cómo se hacecolisionar a las partículasLas partículas se introducenen dos conductos distintos yse guían por medio depotentes imaneshasta que se haceconfluir los dosconductos paraque los hadronescolisionen.
QUARKSSe combinan paraformar los protonesy neutrones
GLUONESSon los vectores defuerza que mantienenunidos a los quarks
LHC bEl Modelo Estándar de física de partículas planteaque, en los orígenes del Universo, la cantidad de materiay de antimateria debía ser idéntica. Si esto hubiese sido así,al entrar en contacto las partículas con sus antipartículas sehabrían desintegrado continuamente y el Universo, hecho demateria que conocemos, nunca hubiese existido. La existenciadel mundo implica que en el origen existió un pequeñodesequilibrio a favor de la materia. LHCb intentará aclararcómo se produjo esa asimetría que permitió, entreotras cosas, nuestra existencia.
Atlas
Los cuatro grandes detectoresALICE
En este anillo seaceleran laspartículas
antes de serintroducidas
en el LHC
Un máquina para viajar en el tiempoSe estima que el Big Bang ocurrió hace 13.700 millones de años. Los experimentos del LHC quieren remontarsea las condiciones existentes sólo 10-25 segundos después de la explosión que dio origen al universo
NOTA: La cronología no está a escala
Cámarade vacío
Calorímetro electromagnéticoMide la energía de los fotones y
protones que la atraviesan.
Electrones
Calorímetrohadrónico
Mide la energía de loshadrones que lo atraviesan.
CámarasRegistran eltipo y númerode partículasque quedan encada capa
ImanesLos imanes de cuatroy ocho polos guían laspartículas a lo largo delos tubos circulares.
ProtonesLos haces de partículas sedisparan en dos conductosparalelos y se hacen colisionaren los detectores.
Imanes de dos polosguían las partículaspor el recorrido del LHC.
Se introducen desde el SPSen cada uno de los dosconductos del LHC.
Para hacerlas colisionar dentrode un experimento se hace algosimilar a un cambio de vías en untren. Para ello se emplena imanesde cuatro y ocho polos, más exactosque los de dos.
Conductos auxiliaresLos tubos restantes mantienenel conducto refrigerado, esencialpara lograr la superconductividad,y aíslan los haces de partículasdel exterior.
Tipos de elementos de la materia Cronología del universo
Las colisiones entre protones a altas energíaspermiten que se generen partículas de masas muyelevadas y fenómenos que requieren una altaconcentración de energía. Estas partículas no seobservan directamente, pero dejan su firma en eldetector que graba los elementos en quese desintegran.
Información almacenada Los experimentos del LHC producirán y almacenarán datos a un ritmode 690 megas (algo más de un CD) por segundo.
Esto supone almacenar al día más de 59.616.000 Mb(Más de 58.200 Gb) al día. Serían necesarios 12.387DVD para guardar esa información. Con ellos sepodría hacer una torre de unos 12,4 m. de altura.
Los datos se registrancon gráficas de losrecorridos de loselementos generados,que son interpretadospor los científicos
FiltrosFrenan unaspartículas ydejan pasarotras
La partícula nopasa el filtro
La cámara registrael paso de un elemento
Electroimánsuperconductor
Su campo magnéticoes 100.000 veces
más potente que elde la Tierra.
Curva las partículas paraobtener informaciónsobre su cantidad de
movimiento. Cuanta máspotencia tiene el imán, más
se curva la trayectoria delas partículas y más nítida es la
información que se obtiene.
Detector centralMás de 70 millones de finos fragmentosde sílice permitirán medir la cantidad demovimiento (una magnitud determinada
por la masa por la velocidad) y latrayectoria de las partículas cargadas.
También registrarán las trayectoriasde la desintegración de partículas
de vida muy corta.
Colisión
Hadrones (protones,neutrones y mesones)FotonesMuones
CMS
ATLAS
ALICE
LHCb
27 km. decircunferenciaCaminando a velocidadnormal (unos 5 km/h) setardaría 2h. 20min.en recorrer todo elanillo del LHC.
El anillo tieneuna ligerainclinaciónde un 1,4%.
4,2 km.de radio
Enterrado100 m. bajotierra
Los registros
7 km. decircunferencia
BIGBANG
10-43
seg.10-35
seg.10-25
seg.10-20
seg.10-12
seg.0,01miliseg.
3minutos
380.000años
200 mill.años
9.200mill. años
10.000mill. años
13.700mill.añosHOY
TEMPERATURADEL ESPACIOEn gradoscentígrados
TAMAÑODELUNIVERSO
Puntoinfinitesimalmente
pequeño
Comounamanzana
Ya tiene un radio de300 millones de km.
El universo es unplasma de gluonesy quarks
Aparece la fuerzaelectronuclear yla gravedad
Quarks y gluonesse unen paraformar protonesy neutrones
Protones yneutronesformannúcleosde átomosligeros
Aparecen los átomos másligeros (helioe hidrógeno)
A MEDIDA QUE EL UNIVERSOSE EXPANDE, LA MATERIAESTÁ MENOS CONCENTRADA
La gravedadhace a losátomosunirsey formarestrellas
Los restosde estrellasse unen porla gravedady se creanlos planetas
Nace lavida enla Tierra
Alcanza el tamañodel sistema solar
ELEMENTOSEXISTENTES
TIEMPOMATERIA
MOLÉCULAS
ÁTOMO
NÚCLEO
PROTÓN
1032 1027 1015 10121017 4.000 -270
MOMENTOQUE QUIERERECREAREL LHC
¿Qué es el LHC?
ATLAS
ALICELHCb
Inyección de partículas
INYECCIÓNDE PARTÍCULAS
INYECCIÓN DEPARTÍCULAS
Inyección de partículas
Inyección departículas
CMS
1
2
Colisión3
Conexión exteriorCada experimento se
conecta con un edificiosituado en la superficie.
320 Mb/s 220 Mb/s 100 Mb/s 50 Mb/s
ATLAS CMS ALICE LHCb
12,40 m.
1,75 m.
Se dedicará a estudiar el resultado de las colisionesde iones pesados. La potencia del aceleradorpermitirá crear con estos choques unascondiciones de temperatura y densidad energéticasuficientes como para generar un plasma de quarksy gluones. Estos son los dos componentes básicosde la materia que han permanecido unidos desdelos primeros 0,01 milisegundos después del BigBang, antes de que empezasen a unirse para formar átomos.
Está diseñado para detectar un amplio rango de partículas y fenómenos. El bosón de Higgs, queexplicaría por qué las partículas tienen masa segúnlas teorías físicas actuales, debería aparecer en élo en el CMS, ya que ambos comparten objetivos.También se esperan indicios de dimensiones extra.Además, medirá las propiedades de quarksy bosones descubiertos previamentecon mayor precisión. Es posible quetambién descubra fenómenosque no han sido predichos.
El objetivo de este gran anillo construido con imanes muy potentes consiste en acelerar haces de protones a una velocidad cercana a la de la luz, para después obligarlos a que choquen entre ellos. Así se producirán energías elevadísimas, similares a las que existieron instantes después del Big Bang. Estas colisiones se generarán en el interior de detectores que registrarán los restos de los impactos para encon-trar partículas y fenóme-nos desconocidos que ayuden a desentrañar los mecanismos que rigen el Universo.
El LHC se pone en marcha
La ruta de las partículasLas partículas pasan por variosaceleradores hasta colisionar
Dónde estáEl LHC está a 100 metros bajo tierra en a fronterafrancosuiza, muy cerca de la ciudad de Ginebra
FUENTE: CERN Y WEBS OFICIALES DE CADA EXPERIMENTO, UNIVERSIDAD DE COLORADO, UNIVERSIDAD DE BRISTOL, ‘FAQ LHC. THE GUIDE’, NEW SCIENTIST, THE NEW YORK TIMES Y ELABORACIÓN PROPIA GRÁFICO: CHIQUI ESTEBANTEXTOS: DANIEL MEDIAVILLA Y JAVIER YANES
NOTALos circuitos estána distintas alturas
Gran colisionadorde hadrones
LHC
Super Sincrotrónde protones
SPS
SPS
LHC
Sincrotrónde protones
Propulsor delsincrotrónde protones
Entran en elanillo del LHC
Colisionan en unade las zonas deestudio
PS
PSB
Puntos deintroducciónde partículas
1
2
3
4
5
6
1 = VELOCIDAD DE LA LUZ
0,3
0,87
0,999999
ATLAS
ALICELHC b
CMS
Gex
Ferney Voltaire
Ginebra
AEROPUERTO
CERN MEYRIN
CERN PRÉVESSIN
LagoGinebra
Saint-Genis-Poully
0 2km
SUIZAFRANCIA
LHC
A semejanza del Atlas
Cómo funciona el CMS
Las funciones del CMS son similares a las del Atlas, pero cada uno realiza sutrabajo con una estructura diferente.
Tamaño aescala conuna persona
Cómo se hacecolisionar a las partículasLas partículas se introducenen dos conductos distintos yse guían por medio depotentes imaneshasta que se haceconfluir los dosconductos paraque los hadronescolisionen.
QUARKSSe combinan paraformar los protonesy neutrones
GLUONESSon los vectores defuerza que mantienenunidos a los quarks
LHC bEl Modelo Estándar de física de partículas planteaque, en los orígenes del Universo, la cantidad de materiay de antimateria debía ser idéntica. Si esto hubiese sido así,al entrar en contacto las partículas con sus antipartículas sehabrían desintegrado continuamente y el Universo, hecho demateria que conocemos, nunca hubiese existido. La existenciadel mundo implica que en el origen existió un pequeñodesequilibrio a favor de la materia. LHCb intentará aclararcómo se produjo esa asimetría que permitió, entreotras cosas, nuestra existencia.
Atlas
Los cuatro grandes detectoresALICE
En este anillo seaceleran laspartículas
antes de serintroducidas
en el LHC
Un máquina para viajar en el tiempoSe estima que el Big Bang ocurrió hace 13.700 millones de años. Los experimentos del LHC quieren remontarsea las condiciones existentes sólo 10-25 segundos después de la explosión que dio origen al universo
NOTA: La cronología no está a escala
Cámarade vacío
Calorímetro electromagnéticoMide la energía de los fotones y
protones que la atraviesan.
Electrones
Calorímetrohadrónico
Mide la energía de loshadrones que lo atraviesan.
CámarasRegistran eltipo y númerode partículasque quedan encada capa
ImanesLos imanes de cuatroy ocho polos guían laspartículas a lo largo delos tubos circulares.
ProtonesLos haces de partículas sedisparan en dos conductosparalelos y se hacen colisionaren los detectores.
Imanes de dos polosguían las partículaspor el recorrido del LHC.
Se introducen desde el SPSen cada uno de los dosconductos del LHC.
Para hacerlas colisionar dentrode un experimento se hace algosimilar a un cambio de vías en untren. Para ello se emplena imanesde cuatro y ocho polos, más exactosque los de dos.
Conductos auxiliaresLos tubos restantes mantienenel conducto refrigerado, esencialpara lograr la superconductividad,y aíslan los haces de partículasdel exterior.
Tipos de elementos de la materia Cronología del universo
Las colisiones entre protones a altas energíaspermiten que se generen partículas de masas muyelevadas y fenómenos que requieren una altaconcentración de energía. Estas partículas no seobservan directamente, pero dejan su firma en eldetector que graba los elementos en quese desintegran.
Información almacenada Los experimentos del LHC producirán y almacenarán datos a un ritmode 690 megas (algo más de un CD) por segundo.
Esto supone almacenar al día más de 59.616.000 Mb(Más de 58.200 Gb) al día. Serían necesarios 12.387DVD para guardar esa información. Con ellos sepodría hacer una torre de unos 12,4 m. de altura.
Los datos se registrancon gráficas de losrecorridos de loselementos generados,que son interpretadospor los científicos
FiltrosFrenan unaspartículas ydejan pasarotras
La partícula nopasa el filtro
La cámara registrael paso de un elemento
Electroimánsuperconductor
Su campo magnéticoes 100.000 veces
más potente que elde la Tierra.
Curva las partículas paraobtener informaciónsobre su cantidad de
movimiento. Cuanta máspotencia tiene el imán, más
se curva la trayectoria delas partículas y más nítida es la
información que se obtiene.
Detector centralMás de 70 millones de finos fragmentosde sílice permitirán medir la cantidad demovimiento (una magnitud determinada
por la masa por la velocidad) y latrayectoria de las partículas cargadas.
También registrarán las trayectoriasde la desintegración de partículas
de vida muy corta.
Colisión
Hadrones (protones,neutrones y mesones)FotonesMuones
CMS
ATLAS
ALICE
LHCb
27 km. decircunferenciaCaminando a velocidadnormal (unos 5 km/h) setardaría 2h. 20min.en recorrer todo elanillo del LHC.
El anillo tieneuna ligerainclinaciónde un 1,4%.
4,2 km.de radio
Enterrado100 m. bajotierra
Los registros
7 km. decircunferencia
BIGBANG
10-43
seg.10-35
seg.10-25
seg.10-20
seg.10-12
seg.0,01miliseg.
3minutos
380.000años
200 mill.años
9.200mill. años
10.000mill. años
13.700mill.añosHOY
TEMPERATURADEL ESPACIOEn gradoscentígrados
TAMAÑODELUNIVERSO
Puntoinfinitesimalmente
pequeño
Comounamanzana
Ya tiene un radio de300 millones de km.
El universo es unplasma de gluonesy quarks
Aparece la fuerzaelectronuclear yla gravedad
Quarks y gluonesse unen paraformar protonesy neutrones
Protones yneutronesformannúcleosde átomosligeros
Aparecen los átomos másligeros (helioe hidrógeno)
A MEDIDA QUE EL UNIVERSOSE EXPANDE, LA MATERIAESTÁ MENOS CONCENTRADA
La gravedadhace a losátomosunirsey formarestrellas
Los restosde estrellasse unen porla gravedady se creanlos planetas
Nace lavida enla Tierra
Alcanza el tamañodel sistema solar
ELEMENTOSEXISTENTES
TIEMPOMATERIA
MOLÉCULAS
ÁTOMO
NÚCLEO
PROTÓN
1032 1027 1015 10121017 4.000 -270
MOMENTOQUE QUIERERECREAREL LHC
¿Qué es el LHC?
ATLAS
ALICELHCb
Inyección de partículas
INYECCIÓNDE PARTÍCULAS
INYECCIÓN DEPARTÍCULAS
Inyección de partículas
Inyección departículas
CMS
1
2
Colisión3
Conexión exteriorCada experimento se
conecta con un edificiosituado en la superficie.
320 Mb/s 220 Mb/s 100 Mb/s 50 Mb/s
ATLAS CMS ALICE LHCb
12,40 m.
1,75 m.
Se dedicará a estudiar el resultado de las colisionesde iones pesados. La potencia del aceleradorpermitirá crear con estos choques unascondiciones de temperatura y densidad energéticasuficientes como para generar un plasma de quarksy gluones. Estos son los dos componentes básicosde la materia que han permanecido unidos desdelos primeros 0,01 milisegundos después del BigBang, antes de que empezasen a unirse para formar átomos.
Está diseñado para detectar un amplio rango de partículas y fenómenos. El bosón de Higgs, queexplicaría por qué las partículas tienen masa segúnlas teorías físicas actuales, debería aparecer en élo en el CMS, ya que ambos comparten objetivos.También se esperan indicios de dimensiones extra.Además, medirá las propiedades de quarksy bosones descubiertos previamentecon mayor precisión. Es posible quetambién descubra fenómenosque no han sido predichos.
El objetivo de este gran anillo construido con imanes muy potentes consiste en acelerar haces de protones a una velocidad cercana a la de la luz, para después obligarlos a que choquen entre ellos. Así se producirán energías elevadísimas, similares a las que existieron instantes después del Big Bang. Estas colisiones se generarán en el interior de detectores que registrarán los restos de los impactos para encon-trar partículas y fenóme-nos desconocidos que ayuden a desentrañar los mecanismos que rigen el Universo.
Las entrañas del gran acelerador de partículasLHC
el colisionador de hadrones del cerN es un enorme ‘cinturón’ de 27 kilómetros, situado a 100 metros bajo tierra a las afueras de Ginebra
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