Antonio Jesús Tinedo RodríguezRocio Tejero Gómez1º Bachillerato B

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LARGE HADRON COLLIDER

INDICE DEFINICIÓN...........................................................................................3CARACTERISTICAS..............................................................................4FUNCIONAMIENTO...............................................................................EXPERIMENTOS...................................................................................5

ALICE...........................................................................................5 ATLAS..........................................................................................7 CMS.............................................................................................8 LHCb............................................................................................9 TOTEM........................................................................................10

OBJETIVOS LHC...................................................................................

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DEFINICIÓNEl LCH, large hadron collider, (gran colisionador de hadrones) es un gran proyecto de investigación en física cuántica, que empezo su funcionamiento el 28 de septiembre de 2008.El objetivo de este proyecto es recrear las condiciones que se dieron justo tras el big Bang, y confirmar así esta teoria.Es un colisionador circular situado en CERN, entre Francia y Suiza.

En primavera de 2009 volvera a ponerse en funcionamiento, y sera asi en el acelerador mas potente del mundo.

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CARACTERISTICAS

La máquina más grande en el mundo ...

The precise circumference of the LHC accelerator is 26 659 m, with a total of 9300 magnets inside. La circunferencia exacta del acelerador LHC es de 26 659 m, con un total de 9.300 imanes en su interior. Not only is the LHC the world's largest particle accelerator, just one-eighth of its cryogenic distribution system would qualify as the world's largest fridge. No sólo es el LHC, el acelerador de partículas más grande del mundo, sólo una octava parte de su sistema de distribución criogénica podrían calificar como frigorífico más grande del mundo. All the magnets will be pre-cooled to -193.2°C (80 K) using 10 080 tonnes of liquid nitrogen, before they are filled with nearly 60 tonnes of liquid helium to bring them down to -271.3°C (1.9 K). Todos los imanes serán pre-enfriados a -193,2 ° C (80 K) con 10 080 toneladas de nitrógeno líquido, antes de que se llenó con cerca de 60 toneladas de helio líquido para traerlos a -271,3 ° C (1,9 K).

The fastest racetrack on the planet... El circuito más rápido del planeta ...

At full power, trillions of protons will race around the LHC accelerator ring 11 245 times a second, travelling at 99.99% the speed of light. A plena potencia, trillones de protones correrán alrededor del anillo acelerador LHC 11 245 veces por segundo, viajando al 99,99% de la velocidad de la luz. Two beams of protons will each travel at a maximum energy of 7 TeV (tera-electronvolt), corresponding to head-to-head collisions of 14 TeV. Dos haces de protones cada viaje en un máximo de energía de 7 TeV (tera-electrón-voltio), correspondiente a la cabeza a cabeza las colisiones de 14 TeV. Altogether some 600 million collisions will take place every second. En total, unos 600 millones de colisiones se llevará a cabo cada segundo.

The emptiest space in the Solar System... El espacio más vacío en el sistema solar ...

To avoid colliding with gas molecules inside the accelerator, the beams of particles travel in an ultra-high vacuum – a cavity as empty as interplanetary space. Para evitar chocar con las moléculas de gas en el interior del acelerador, los haces de partículas viajan en un ultra-alto vacío - una cavidad tan vacía como el espacio interplanetario. The internal pressure of the LHC is 10 -13 atm, ten times less than the pressure on the Moon! La presión interna del LHC es 10 -13 atm, diez veces menos que la presión en la Luna!

The hottest spots in the galaxy, but even colder than outer space... Los puntos más calientes de la galaxia, pero aún más frío que el espacio exterior ...

The LHC is a machine of extreme hot and cold. El LHC es una máquina de extremo frío y caliente. When two beams of protons collide, they will generate temperatures more than 100 000 times hotter than the heart of the Sun, concentrated within a minuscule space. Cuando dos haces de protones chocan,

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se generan temperaturas de más de 100 000 veces más caliente que el corazón del Sol, concentrada en un espacio minúsculo. By contrast, the 'cryogenic distribution system', which circulates superfluid helium around the accelerator ring, keeps the LHC at a super cool temperature of -271.3°C (1.9 K) – even colder than outer space! Por el contrario, el «sistema de distribución criogénica", que circula helio superfluido alrededor del anillo acelerador del LHC mantiene a una temperatura super cool de -271,3 ° C (1,9 K) - incluso más frío que el espacio exterior!

The biggest and most sophisticated detectors ever built... Los detectores más grandes y más sofisticado jamás construido ...

To sample and record the results of up to 600 million proton collisions per second, physicists and engineers have built gargantuan devices that measure particles with micron precision. Para la muestra y registrar los resultados de hasta 600 millones de colisiones de protones por segundo, los físicos y los ingenieros han construido aparatos gigantescos que las partículas de medir con precisión micras. The LHC's detectors have sophisticated electronic trigger systems that precisely measure the passage time of a particle to accuracies in the region of a few billionths of a second. Los detectores del LHC se han sofisticado los sistemas de activación electrónica que medir con precisión el tiempo de paso de una partícula con una precisión en la región de una mil millonésima de segundo. The trigger system also registers the location of the particles to millionths of a metre. El sistema disparador también registra la ubicación de las partículas a millonésimas de un metro. This incredibly quick and precise response is essential for ensuring that the particle recorded in successive layers of a detector is one and the same. Esta respuesta increíblemente rápida y precisa es esencial para garantizar que la partícula se registran en las capas sucesivas de un detector es una y la misma.

The most powerful supercomputer system in the world... El sistema de la supercomputadora más potente del mundo ...

The data recorded by each of the big experiments at the LHC will fill around 100 000 dual layer DVDs every year. Los datos registrados por cada uno de los grandes experimentos del LHC en llenarán alrededor de 100 000 DVDs de doble capa de cada año. To allow the thousands of scientists scattered around the globe to collaborate on the analysis over the next 15 years (the estimated lifetime of the LHC), tens of thousands of computers located around the world are being harnessed in a called the Grid. Para permitir que los miles de científicos dispersos por el mundo a colaborar en el análisis durante los próximos 15 años (el tiempo de vida estimado del LHC), decenas de miles de ordenadores situados en todo el mundo se están aprovechando de una red de computación distribuida llamado Grid.l LHC, el acelerador de partículas más grande y más poderoso del mundo, es la última adición a la complejidad del acelerador del CERN. It mainly consists of a 27 km ring of superconducting magnets with a number of accelerating structures to boost the energy of the particles along the way. Consiste fundamentalmente en un anillo de 27 km de imanes superconductores con un número de acelerar las estructuras para aumentar la energía de las partículas a lo largo del camino.

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Inside the accelerator, two beams of particles travel at close to the speed of light with very high energies before colliding with one another. En el interior del acelerador, dos haces de partículas viajan a velocidades cercanas a la de la luz con muy altas energías antes de colisionar con otros. The beams travel in opposite directions in separate beam pipes – two tubes kept at ultrahigh vacuum. Los rayos viajan en direcciones opuestas en el haz de tubos separados - dos tubos de vacío ultra mantenerse en. They are guided around the accelerator ring by a strong magnetic field, achieved using superconducting electromagnets. Ellos son guiados alrededor del anillo del acelerador por un fuerte campo magnético, que utiliza los electroimanes superconductores. These are built from coils of special electric cable that operates in a superconducting state, efficiently conducting electricity without resistance or loss of energy. Éstos se construyen a partir de bobinas de cable eléctrico especial que funciona en un estado superconductor, de manera eficiente la realización de la electricidad sin resistencia ni pérdida de la energía. This requires chilling the magnets to about -271°C – a temperature colder than outer space! Esto requiere de refrigeración de los imanes a alrededor de -271 ° C - una temperatura más fría que el espacio exterior! For this reason, much of the accelerator is connected to a distribution system of liquid helium, which cools the magnets, as well as to other supply services. Por esta razón, gran parte del acelerador está conectado a un sistema de distribución de helio líquido que enfría los imanes, así como a los servicios de suministro.

Thousands of magnets of different varieties and sizes are used to direct the beams around the accelerator. Miles de imanes de diferentes variedades y tamaños se utilizan para dirigir los haces alrededor del acelerador. These include 1232 dipole magnets of 15 m length which are used to bend the beams, and 392 quadrupole magnets, each 5–7 m long, to focus the beams. Estos incluyen 1.232 imanes dipolares de 15 m de longitud que se utilizan para doblar las vigas, y 392 imanes cuadrupolares, cada una de 5-7 m de largo, para enfocar los rayos. Just prior to collision, another type of magnet is used to 'squeeze' the particles closer together to increase the chances of collisions. Justo antes de la colisión, otro tipo de imán se utiliza para "exprimir" las partículas más juntos para aumentar las posibilidades de colisiones. The particles are so tiny that the task of making them collide is akin to firing needles from two positions 10 km apart with such precision that they meet halfway! Las partículas son tan pequeñas que la tarea de hacer chocar es similar a disparar agujas de dos posiciones de 10 kilómetros con tal precisión que se encuentran a medio camino!

All the controls for the accelerator, its services and technical infrastructure are housed under one roof at the . Todos los controles para el acelerador, sus servicios y la infraestructura técnica se encuentran bajo un mismo techo en el Centro de Control del CERN. From here, the beams inside the LHC will be made to collide at four locations around the accelerator ring, corresponding to the positions of the . Desde aquí, la haces en el LHC se harán chocar en cuatro lugares alrededor del anillo del acelerador, que corresponden a las posiciones de los detectores de partículas.

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EXPERIMENTOS LHCALICELa Colaboración ALICE es construir un detector de iones pesados dedicados a explotar el potencial de la física única de un núcleo de interacciones entre el núcleo a energías del LHC. Nuestro objetivo es estudiar la física de la interacción fuerte cuestión en densidades de energía extrema, donde la formación de una nueva fase de , independientemente del plasma de quarks y gluones, que se espera. La existencia de esa fase y sus propiedades son cuestiones clave en la QCD para la comprensión de confinamiento y de la restauración de la simetría quiral. Para ello, tenemos la intención de llevar a cabo un estudio exhaustivo de los hadrones, los electrones, los muones y fotones producidos en la colisión de núcleos pesados. Alice también estudiarán las colisiones protón-protón, tanto como una comparación con las colisiones plomo-plomo y en las áreas de física donde Alice es competitivo con otros experimentos del LHC

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ATLASEs un experimento de física de partículas en el Large Hadron Collider del CERN. Starting in late 2009/2010, the ATLAS detector will search for new discoveries in the head-on collisions of protons of extraordinarily high energy. A partir de finales de 2009/2010, el detector ATLAS búsqueda de nuevos descubrimientos en las colisiones frontales de los protones de energía extraordinariamente alta. ATLAS will learn about the basic forces that have shaped our Universe since the beginning of time and that will determine its fate. ATLAS aprender acerca de las fuerzas básicas que han dado forma a nuestro Universo desde el principio del tiempo y que determinará su destino. Among the possible unknowns are the origin of mass, extra dimensions of space, microscopic black holes, and evidence for dark matter candidates in the Universe. Entre las incógnitas posibles son el origen de la masa, las dimensiones extra del espacio, agujero negro microscópico, y las pruebas para los candidatos de materia oscura en el Universo.

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CMS

El experimento CMS utiliza un detector de propósito general para investigar una amplia gama de física, incluyendo la búsqueda del bosón de Higgs, dimensiones adicionales, y partículas que podrían constituir la materia oscura. Although it has the same scientific goals as the ATLAS experiment, it uses different technical solutions and design of its detector magnet system to achieve these. Aunque tiene los mismos objetivos científicos que el experimento ATLAS, que utiliza diferentes soluciones técnicas y el diseño de su sistema de detector de imán para alcanzarlos.

The CMS detector is built around a huge solenoid magnet. El detector CMS se basa en un gran imán solenoide. This takes the form of a cylindrical coil of superconducting cable that generates a magnetic field of 4 teslas, about 100 000 times that of the Earth. Esto toma la forma de una bobina cilíndrica de cable superconductor que genera un campo magnético de 4 teslas, alrededor de 100 000 veces mayor que la de la Tierra. The magnetic field is confined by a steel 'yoke' that forms the bulk of the detector's weight of 12 500 tonnes. El campo magnético es confinado por un yugo de acero "que forma la mayor parte del peso del detector de 12 500 toneladas. An unusual feature of the CMS detector is that instead of being built in-situ underground, like the other giant detectors of the LHC experiments, it was constructed on the surface, before being lowered underground in 15 sections and reassembled. Una característica inusual del detector CMS es que en lugar de ser construido en el subterráneo in situ, como los detectores de otros gigantes de los experimentos del LHC, fue construido en la superficie, antes de ser bajado de metro en 15 secciones y rearmado.

More than 2000 scientists collaborate in CMS, coming from 155 institutes in 37 countries (October 2006). Más de 2.000 científicos de colaborar en la CMS, procedentes de 155 institutos en 37 países (octubre de 2006).

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LHCbEl experimento LHCb nos ayudará a entender por qué vivimos en un Universo que parece estar compuesto casi en su totalidad de la materia, pero no de antimateria.

It specialises in investigating the slight differences between matter and antimatter by studying a type of particle called the 'beauty quark', or 'b quark'. Se especializa en la investigación de las pequeñas diferencias entre materia y antimateria estudiando un tipo de partícula llamada "belleza quark" o "quark b".

Instead of surrounding the entire collision point with an enclosed detector, the LHCb experiment uses a series of sub-detectors to detect mainly forward particles. En lugar de rodear el punto de colisión con un detector de todo incluido, el experimento LHCb utiliza una serie de sub-detectores para detectar principalmente delante de partículas. The first sub-detector is mounted close to the collision point, while the next ones stand one behind the other, over a length of 20 m. El primer sub-detector está montado cerca del punto de colisión, mientras que los que están próximos uno detrás del otro, en una longitud de 20 m.

An abundance of different types of quark will be created by the LHC before they decay quickly into other forms. Una abundancia de diferentes tipos de quarks

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se creará en el LHC antes de decaer rápidamente en otras formas. To catch the b-quarks, LHCb has developed sophisticated movable tracking detectors close to the path of the beams circling in the LHC. Para captar el b-quarks, LHCb ha desarrollado sofisticados detectores de seguimiento de móviles cerca de la ruta de acceso de los haces circulando en el LHC.

TOTEM

Los estudios de experimento TOTEM partículas hacia delante para centrarse en la física que no es accesible para los experimentos de propósito general. Among a range of studies, it will measure, in effect, the size of the proton and also monitor accurately the LHC's luminosity. Entre una serie de estudios, se medirá, en efecto, el tamaño de los protones y también vigilar con precisión la luminosidad del LHC.

To do this TOTEM must be able to detect particles produced very close to the LHC beams. Para ello, TOTEM debe poder detectar las partículas producidas muy cerca de las vigas del LHC. It will include detectors housed in specially designed vacuum chambers called 'Roman pots', which are connected to the beam pipes in the LHC. En él se incluirán los detectores alojados en cámaras de vacío especialmente diseñado, denominado 'ollas romano ", que están

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conectados a los tubos del haz en el LHC. Eight Roman pots will be placed in pairs at four locations near the collision point of the CMS experiment. Ocho botes romana serán colocados en pares en cuatro lugares cerca del punto de colisión del experimento CMS.

Although the two experiments are scientifically independent, TOTEM will complement the results obtained by the CMS detector and by the other LHC experiments overall. Aunque los dos experimentos son científicamente independientes, TOTEM complementará los resultados obtenidos por el detector CMS, y por los otros experimentos del LHC en general.

The TOTEM experiment involves 50 scientists from 10 institutes in 8 countries (2006). El experimento TOTEM incluye a 50 científicos de 10 instituciones de 8 países (2006).

OBJETIVOS LHC

El LHC pretende dar respuesta a numerosas cuestiones como:

• El significado de la masa(sabemos medirla pero no sabemos que es)• La masa de partículas y su origen• Saber si existe el bosón de Higgs

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• Saber por qué tienen las partículas elementales diferente masa• Saber qué es la materia oscura• La existencia o no de partículas supersimétricas • Si hay mas dimensiones “extras”( como dice la teoría de las cuerdas)• Si hay violaciones de simetría entre la materia y la antimatería • Confirmar la teoría del Big Bang

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