Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

Aplicaciones Informáticas 1º Polimodal(AI1POL 2008)

Profesor: Mario “maval” Valentini

Significado de la Sigla

LHC en ingles significa Large Hadron Collider, pero al traducirlo al español la sigla es GCH (Gran Colisionador de Hadrones).

Por eso también es conocido como GCH/LCH

Otra Característica del LHC es...

...que el LHC también es conocido como “La Maquina de Dios” ya que supuestamente va a cerciorar si los indicios experimentales de

la existencia del “Bosón de Higgs”* o también llamado como “La partícula Divina”

Ubicación del LHC

En la denominada “Conseil Europeén pour la Recheche Nucléaire”* en Ginebra, Suiza.

Objetivo del GCH

Se diseño con el propósito de colisionar haces de hadrones* o mejor dicho protones de 7 Tev*.

Siendo su tarea principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar*, del que se conoce su ruptura a altos niveles de energía.

Los protones acelerados a velocidades casi totales de c*, que chocan entre si opuestamente, producirían altísimas energías a escalas subatómicas, que permitirían simular algunos hechos sucedidos antes o después del “big bang”“big bang”

El LHC ahora:

Los primeros haces de partículas han sido inyectados el 1º de Agosto de 2008.

El 1º intento de que los haces de partículas circulen por toda la estructura fue el 10 de Septiembre de este año

En este momento el LHC esta enfriándose hasta llegar a una temperatura de 1,9º kelvin*.

El LHC hará las primeras colisiones de haces de partículas, después de su inauguración oficial el día 21 de Octubre de 2008.

Experimentos del GCHLos protones se acelerarán hasta tener una energía de 7 TeV cada uno (siendo el total de energía de la colisión de 14 TeV).

Se están construyendo 5 experimentos para el LHC. Dos de ellos, ATLAS y CMS, son grandes detectores de partículas de propósito general. Los otros tres, LHCb, ALICE y TOTEM, son más pequeños y especializados.

Experimentos del LHC:A Toroidal LHC ApparatuS (Atlas)

En el proyecto están implicados unos 2000 científicos e ingenieros de 151 instituciones pertenecientes a 34 países diferentes. De este experimento se espera que detecte partículas muy masivas no detectables anteriormente, que operaban a menores energías, y que aporte luz a nuevas teorías físicas más allá del Modelo Estándar.

Experimentos del LHC:Large Hadron Collider beauty experiment (LHCb)

Experimento especializado en física del quark b, algunos de cuyos objetivos son la medida de parámetros de violación de simetria CP en las desintegraciones de hadrones que contengan dicho quark o la medida de precisión de las fracciones de desintegracion ("branching ratios") de algunos procesos extremadamente infrecuentes.

Experimentos del LHC: Compact Muon Solenoid (CMS)

Este experimento competira con el ATLAS en la recopilación de información.En su construcción han colaborado unas 2.600 personas procedentes de 180 institutos científicos diferentes.Buscara evidencias físicas más allá del modelo estándar, como la supersimetría o dimensiones espaciales extra y estudiara aspectos de colisiones de iones pesados.

Otros Experimentos del LHC:

Large Hadron Collider froward (LHCf): Es para estudiar las partículas generadas en el "adelante" región de la colisión, los casi directamente en línea con la colisión de protones de Vigas.Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction

Dissociation (TOTEM): El detector se utilizarán para medir la sección transversal total, dispersión elástica y difractivas procesos.A Large Ion Collider Experiment (ALICE): Se está

optimizado para el estudio de iones pesados colisiones. Pb-Pb núcleos colisiones, se van a estudiar en un centro de masa de energía de 5,5 TeV por nucleón.

El LHC también puede emplearse para hacer colisionar iones pesados tales como plomo (la colisión tendrá una energía de 1150 TeV). Los físicos confían en que el LHC proporcione respuestas a las siguientes cuestiones (ver próxima diapositiva):

Se espera que el LHC de respuesta a las siguientes cuestiones:

Qué es la masa (se sabe cómo medirla pero no se sabe qué es realmente)El origen de la masa de las partículas (en particular, si existe el bosón de Higgs)El origen de la masa de los bariones*Cuántas son las partículas totales del átomoPor qué tienen las partículas elementales diferentes masas (es decir, si interactúan las partículas con un campo de Higgs*)

El 95% de la masa del universo no está hecho de la materia que se conoce y se espera saber qué es la materia oscura*.La existencia o no de las partículas. supersimétricas.Si hay dimensiones extras, tal como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de las cuerdas*, y, en caso afirmativo, por qué no se han podido percibir.

Si hay más violaciones de simetría entre la materia y la antimateria*.La aceleración de partículas ya se utiliza para el estudio del cáncer y el cerebroLa instalación del proyecto ha obligado a desarrollar un Internet de nueva generación.

Peligros del LHC

El LHC es un proyecto de tamaño inmenso y posee una potencialmente peligrosa, tarea de ingeniería. Mientras esté encendido, la energía total almacenada en los imanes es 10 gigaJoules* y en el haz 725 megaJoules. La pérdida de sólo un 10-7 en el haz es suficiente para iniciar un 'quench'* . En este momento, toda la energía del haz puede disiparse en ese punto, lo que es equivalente a una explosión.

Computing Grid

O red de computación, en español.Es una red de distribución diseñada por el CERN para manejar la enorme cantidad de datos que serán producidos por el LHC.

Tiene enlaces propios de fibra óptica* como partes de Internet.

El flujo de datos provisto desde los detectores se estima aproximadamente en 300 Gb/s, que es filtrado buscando eventos importantes, resultando un flujo de 300 Mb/s. El centro de cómputo del CERN, considerado "Fila 0" de la red, ha dedicado una conexión de 10 Gb/s.

Se espera que el proyecto genere 27 Terabytes(TB) de datos por día, más 10 TB de resumen. Estos datos son enviados fuera del CERN a once instituciones académicas de Europa, Asia y Norteamérica, que constituyen la "fila 1" de procesamiento. Otras 150 instituciones constituyen la "fila 2".Se espera que el LHC produzca entre 10 a 15 Petabytes(PB) de datos por año.

¢£¥§€$Costo$€§¥£¢

La construcción del LHC fue aprobada en 1995 con un presupuesto de 1700 millones de €, junto con otros 140 millones € destinados a los experimentos. Pero, este coste fue superado en la revisión de 2001 en 300 millones de € en el acelerador, y 30 millones de € más en el apartado para experimentos.

Otros 120 millones de € más se han tenido que destinar al incremento de costes de las bobinas magnéticas superconductoras.El presupuesto de la institución aprobado para 2008, es de 660.515.000 euros de los que España aportará el 8,3%, un total de 53.929.422 euros.

El proyecto anterior: El LEP

Large Electron-Positron collider, acelerador-colisionador de electrones(e-) y positrones(e+) circular de unos 27 km de longitud, situado a 100 m bajo tierra en la frontera entre Francia y Suiza. Era el último paso del complejo de aceleradores del CERN.

Gran Colisionador de Electrones-Positrones

En él los e+ y e- eran inyectados y acelerados hasta la energía final de colisión mediante el uso de cavidades de radiofrecuencia.Un sistema de imanes dipolares curvaba los haces de electrones y positrones obligándoles a seguir una trayectoria circular.

En el LEP, los electrones y los positrones circulaban en sentidos opuestos a velocidades relativistas (cercanas a c , agrupados en paquetes (bunches) de aproximadamente 1.6 cm de longitud y una sección de 0.3 × 0.01 mm².

Actualmente, parte de LEP fue usado en el GCH/LHC

Alertas sobre posibles catastrofes y problemas del GCH/LHC

Ademas desde que hubo problemas en proyectos anteriores parecidos a este, como el Tevatrón o el Realtivistic Heavy Ion Collider (RHIC), Walter Wagner (USA) y Luis Sancho (España) denunciaron en Hawaii ante al CERN y al Gobierno de los Estados Unidos que el GCH/LHC destruya a toda el universo pero este argumento no posee respaldo matemático, la comunidad científica no acepta la teoría

Posibles catastrofes que han sido alertadas:

La creacion de un microagujero negro inestable:aunque la existencia de agujeros negros con la masa de o es hipotetica aunque aparatos como el LHC, aceleradores de particulas se podria crear uno de tal magnitud.Pero esto siempre es variable resultado ya que hay varias constantes como la longitud de Plank, la longitud de onda de Compton o el radio de Schwarzchild

La creacion de materia exotica supermasiva, tan estable como la materia normal:la materia extraña es una forma particular de un liquido de quarks arriba, abajo y extraños; esta materia a presiones muy altas o a presiones 0 se vuelve estable.En el caso de la ultima hay un tipo llamado strangelet, si uno de estos se formara y chocara contra la tierra pareceria un rayo cosmico.

Esto genera una hipotesis, ya que si uno de estos chocara con la tierra esta se convertiria catalizadamente en un strangelet y asi sucesivamente, habria mas strangelets volando por los aires y asi hasta que el planeta quedaria conformado como una nube caliente de strangelets.

Pero esto es solo una hipotesis no confirmada.

La creación de monopolos magnéticos que pudieran catalizar el decaimiento del protón:Un monopolo magnético es un partícula hipótetica que consiste en un imán con un solo polo magnético.Pero, un campo magnético tiene siempre asociados dos polos magnéticos, como un imán. Si se corta un imán en dos partes, cada una tendrá a su vez dos polos magnéticos. Si se sigue el proceso el campo magnético que genera tiene, también, dos polos. Por tanto, clásicamente, los monopolos no existen.

Pero estos monopolos son necesarios para algunas teorias de la creacion de la tierra asi que el concepto clasico puede estar erroneo, ya que de las teorias del “big bang”“big bang” sugieren que en los primeros segundos del universo debieron formarse monopolos magneticos pero despues debieron ser destruidos, pero solo sobrevivio un cierto número.

Sin embargo aplicando la Ley de Gauss a los campos magneticos se obtiene que si una particula emite un campo magnético B dentro de una superficie cerrada, tiene un flujo magnético a través de esa superficie igual a cero ya que entran en esa superficie tantas líneas de campo magnético como salen por la presencia de dipolos magnéticos.

Pero en caso de que se probase que tiene un valor deferente a 0 esto daria como cierta la existencia de los monopolos y la Ley de Gauss deberia cambiarse.

Esto, como paso con la hipotesis de los Strangelets, es una hipotesis no confirmada.

La activación de un estado de trancisión a un estado de vacío cuánticoEn el campo de la teoría cuántica, el vacío cuántico o vacío, es el estado cuántico con la menor energía posible. Generalmente no contiene partículas físicas.

De acuerdo a lo que se entiende actualmente por vacío cuántico o "estado de vacío", este "no es bajo ningún punto de vista un simple espacio vacío y es un error pensar en cualquier vacío físico como un absoluto espacio vacío." De acuerdo con la mecánica cuántica, el vacío cuántico no está verdaderamente vacío sino que contiene ondas electromagnéticas fluctuantes y partículas que saltan adentro y fuera de la existencia.

Respuesta del CERN a la denuncia de Luis Sancho y Walter Wagner.

El CERN dijo, respondiendo a estas acusaciones que:La tierra ha sufrido cosas mucho peoresLos continuos rayos cosmicos que alcanzan a la tierra son como un millon de veces de lo que el LCH podria hacer según Wagner y Sancho.El Sol, debido a su tamaño, ha recibido 10,000 veces más y también sigue existiendo.Considerando que todas las estrellas del universo visible reciben un número equivalente, se alcanzan unos 1031 experimentos como el LHC y aún no se ha observado ningún evento como el postulado por Wagner y Sancho.

Durante la operación del colisionador de iones pesados relativistas (RHIC) en Brookhaven (EE.UU.) no se ha observado ni un solo strangelet. La producción de strangelets en el LHC es menos probable que el RHIC, y la experiencia en este acelerador ha validado el argumento de que no se pueden producir strangelets.

El LHC es manejado con...

El sistema operativo libre Linux.Utiliza la distribuición cientifica llamada CernVM, bajo KDE.

Esta red se utiliza para recibir y distribuir los 15 Petabytes de datos a 100.000 CPU de todo el mundo.

Glosario:

Bosón de Higgs: partícula elemental hipotética masiva cuya existencia es predicha por el modelo estándar de la física de partículas.

Conseil Europeén pour la Recheche Nucléaire: en español, Organización Europea para la Investigacion NuclearHadrones: (del griego δρός, "hadros", denso) es una ἁpartícula subatómica que experimenta la fuerza nuclear.Modelo Estándar: teoría que describe tres de las cuatro partículas elementales que componen toda la materia desarrollada entre 1970 y 1973 que es consistente con la mecánica cuántica y la relatividad especial.

Tev: Teraelectronvoltio, unidad de energía equivalente a la energía cinética que adquiere un electron acelerado por una diferencia de potencial en el vacio de 1 voltio.c: Velocidad de la luz, igual a casi unos 300km/s. Se la llama asi por el latín celéritās.kelvin (k): escala de temperatura. Teniendo en cuenta la igualación 0º C = 273,15 k.Bariones: conjuntos de particulas subatomicas compuestas por 3 quarks.Campo de Higgs: es un campo cuantico que permearia el universo y haria que las particulas se comportaran como si tuvieran masa, debida a la interaccion entra las particulas elementales y el bosón de Higgs.

Materia Oscura: materia hipotética, composición desconocida, ya que no emite/refleja suficiente radiación electromagnética para ser observada, pero a partir de los efectos gravitacionales que causa en la materia visible se sabe que existe.Teoría de las Cuerdas: teoría fundamental de la física que afirma que toda la materia es expresion de “un objeto unidimensional” llamado cuerda.Antimateria: contraparte de la materia; se afirma su existencia confirma una teoria que dice que todo elemento tiene su contraparte.Joule(Julio): unidad del SI(Sistema Internacional) que mide energia, trabajo y calor. Es el trabajo de 1Newton (9,8 KG) en la distancia de 1 metro.Quench: fenómeno cuántico en el que una parte del superconductor puede perder la superconductividad

Referencias:

La Wikipedia (La Portada) http://es.wikipedia.org/wiki/Portada

Busqueda en Google (páginas traducidas al español por Google)

Revista “Muy Interesante”Año 23, Número 274, Agosto de 2008

Alumnos:

Diego A. ManninoSebastian GarridoNicolas Vera Prinos