Gran colisionador de hadrones

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46°14′N 06°03′E /
46.233, 6.05

Cadena de aceleradores
del Gran colisionador
de hadrones (LHC)

Experimentos

ATLAS

Aparato Toroidal del LHC

CMS

Solenoide de Muones Compacto

LHCb

LHC-beauty

ALICE

Gran Colisionador de Iones

TOTEM

Sección de Cruce total, diseminación
elástica y disociación por difracción

LHCf

LHC-delantero

Preaceleradores

p y Pb

Acelerador
lineal
de protones y Plomo

(no marcado)

Lanzador de Protones del Sincrotrón

PS

Sincrotrón de protones

SPS

Supersincrotrón de protones

El Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron
Collider o LHC, siglas por las que es generalmente conocido) es
un acelerador de
partículas (o acelerador y colisionador
de partículas) ubicado en la actualmente denominada Organización
Europea para la Investigación Nuclear (la sigla es la del antiguo nombre en
francés de tal institución: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire,
CERN), cerca de Ginebra, en la frontera
franco-suiza.

El LHC se diseñó para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones de 7 TeV
de energía, siendo su
propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el
cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se
conoce su ruptura a niveles de energía altos.
Los protones son acelerados a
velocidades del 99% de la velocidad de la luz (c) y chocan entre sí
en direcciones diametralmente opuestas produciendo altísimas energías (aunque a
escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos durante o
inmediatamente después del big bang.

El LHC se convertirá en el acelerador de partículas más grande y energético
del mundo.[1]
Más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han
participado en su construcción.

Hoy en día el colisionador se encuentra enfriándose hasta que alcance su
temperatura de funcionamiento, que es de 1,9 K (2 grados por encima del cero
absoluto o −271,25 °C). Los primeros haces de partículas fueron inyectados
el 1 de agosto de 2008,[2]
el primer intento para hacer circular los haces por toda la trayectoria del
colisionador se produjo el 10 de septiembre de 2008[3]
mientras que las primeras colisiones a alta energía en principio estaban
previstas para el 21 de octubre de 2008.[4]
Sin embargo, debido a una avería se produjo una fuga de helio líquido y el
experimento se ha parado temporalmente. Está previsto que para la primavera de
2009 se reactiven las actividades.

Teóricamente se espera que, una vez en funcionamiento, se detecte la
partícula conocida como el bosón de Higgs (a veces
llamada "la partícula de Dios"[5]
). La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces
perdidos" del Modelo estándar de la
física, pudiéndose explicar cómo adquieren las otras partículas elementales
propiedades como su masa.[6]

Diseño del CMS collaboration.

Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la
búsqueda de una Teoría
de la gran unificación, teoría que pretende unificar tres de las cuatro fuerzas
fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad.
Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada
con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse
otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha
planificado su búsqueda,[7]
como los strangelets, los micro agujeros
negros, el monopolo magnético o
las partículas
supersimétricas.[8]

El nuevo acelerador usa el túnel de 27 km de circunferencia creado
para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP en inglés).

Contenido

1 Experimentos

2 Red de computación
(Computing Grid)

3 Presupuesto

4 Alarmas sobre posibles
catástrofes

5 Curiosidades

6 Véase también

7 Referencias

8 Enlaces externos

[editar]
Experimentos

Parte del túnel del LHC situada debajo del LHC P8, cerca del
LHCb.

Los 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. 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:

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 átomo

Por 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
cuerdas, y, en caso afirmativo, por qué no se han podido percibir

Si hay más violaciones de simetría entre la materia y la antimateria

El LHC es un proyecto de tamaño inmenso y una enorme tarea de ingeniería.
Mientras esté encendido, la energía total almacenada en los imanes es 10 gigajulios y en el haz 725 megajulios. La pérdida de
sólo un 10-7 en el haz es suficiente para iniciar un 'quench'
(un fenómeno cuántico en el que una parte
del superconductor puede perder la superconductividad).
En este momento, toda la energía del haz puede disiparse en ese punto, lo que es
equivalente a una explosión.

El detector CMS del
LHC.

Tanques de helio.

[editar]
Red de computación (Computing Grid)

La red de computación (o Computing Grid en inglés) del LHC es una red de
distribución diseñada por el CERN para manejar la enorme
cantidad de datos que serán producidos por el Gran Colisionador de Hadrones
(LHC). Incorpora tanto enlaces propios de fibra óptica como partes
de Internet
de alta velocidad.

El flujo de datos provisto desde los detectores se estima aproximadamente en
300 Gb/s, que es filtrado buscando
"eventos interesantes", 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 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 de datos por año.

[editar]
Presupuesto

La construcción del LHC fue aprobada en 1995 con un presupuesto de 2600
millones de Francos suizos (alrededor
de 1700 millones de euros), junto con otros 210
millones de francos (140 millones €) destinados a los experimentos. Sin embargo,
este coste fue superado en la revisión de 2001 en 480 millones de francos (300
millones de €) en el acelerador, y 50 millones de francos (30m €) más en el
apartado para experimentos.[9]
Otros 180 millones de francos (120m €) más se han tenido que destinar al
incremento de costes de las bobinas magnéticas superconductoras. Y todavía
persisten problemas técnicos en la construcción del último túnel bajo tierra
donde se emplazará el Solenoide
compacto de muones (CMS).
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.

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Alarmas sobre posibles catástrofes

Desde que se proyectó el Gran Colisionador Relativista de Iones (RHIC),
el estadounidense Walter Wagner y el español Luis Sancho[10]
denunciaron ante un tribunal de Hawaii al CERN y al Gobierno de
Estados Unidos, afirmando que existe la posibilidad de que su funcionamiento
desencadene procesos que, según ellos, serían capaces de provocar la destrucción
no sólo de la Tierra sino incluso del Universo entero.
Sin embargo su postura es rechazada por la comunidad científica, ya que carece
de cualquier respaldo matemático que la apoye.

Los procesos catastróficos que denuncian son:

La formación de un agujero negro inestable,

La formación de materia extraña
supermasiva, tan estable como la materia ordinaria,

La formación de monopolos
magnéticos (previstos en la teoría de la
relatividad) que pudieran catalizar el decaimiento del protón,

La activación de la transición a un estado de
vacío cuántico.

A este respecto, el CERN ha realizado estudios sobre la
posibilidad de que se produzcan acontecimientos desastrosos como microagujeros
negros[11]
inestables, redes,
o disfunciones magnéticas.[12]
La conclusión de estos estudios es que "No se encuentran bases fundadas que
conduzcan a estas amenazas".[13]
[14]

Resumiendo:

En el hipotético caso de que se creara un agujero negro, sería tan
infinitamente pequeño que podría atravesar la Tierra sin tocar ni un solo átomo, ya que el
95% de estos son espacio vacio. Debido a esto, no podría crecer y alcanzaría
el espacio, donde su probabilidad de chocar contra algo y crecer, es aún más
pequeña.[cita requerida]

El planeta Tierra está expuesto a fenómenos naturales similares o peores a
los que serán producidos en el LHC.

Los rayos cósmicos que
alcanzan continuamente la Tierra han producido ya el
equivalente a un millón de eventos LHC.

El Sol, debido
a su tamaño, ha recibido 10.000 veces más.

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.

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Curiosidades

Para controlar la configuración primaria para las máquinas de la red de
ordenadores del LHC se utiliza una distribución científica del sistema operativo Linux
llamada Scientific Linux.
Esta red se utiliza para recibir y distribuir los 15 petabytes de datos a 100.000
CPU
de todo el mundo.[15]

Un grupo de hackers griegos consiguieron burlar la seguridad de Windows Server
2003 permitiendo así ingresar a los servidores del CERN, estando "a un
paso" de los sistemas que controlan el LHC. El grupo "Greek Security Team"
dejo el mensaje "Les bajamos los pantalones porque no queremos verlos
corriendo calatos dónde esconderse cuando llegue el pánico" dejando
constancia de que el sistema es hackeable.[16]

El LHC lanzó su primera partícula el
10 de Septiembre del 2008. Este hecho ya había circulado por todo el mundo,
provocando revueltas, e incluso, el suicidio de una india que pensó que el
mundo se acabaría.

Estaba previsto que el LHC fuera oficialmente puesto en
marcha en Diciembre de 2008, pero una fuga de helio provocó que lo
desconectaran. No será puesto en marcha hasta Verano de 2009

Stephen Hawking apostó 100 dólares a que la partícula bosón de Higgs no
existe, y mencionó que sería más interesante el no encontrar la llamada
"partícula de Dios".

[editar]
Véase también

DESY

Fermilab

Bosón de Higgs (uno de
los entes más buscados con el GCH/LHC).

Microagujero negro
(probablemente se puedan sintetizar en el GCH).

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Referencias

↑ Achenbach, Joel (2008-03-01). «The God Particle». National
Geographic Magazine. National
Geographic Society. ISSN
0027-9358.

↑ Dennis Overbye (29 de julio de 2008). "¡Que comience la ruptura
de protones! (El rap ya se ha escrito)". The New York Times.

↑ http://lhc-first-beam.web.cern.ch/lhc-first-beam/Welcome.htmlNota de prensa del CERN, 7 de agosto de 2008

↑ El LHC
será presentado el 21 de octubre. Científico ruso. RIA Novosti.

↑ The God Particle:
If the Universe Is the Answer, What Is the Question?, by Leon Lederman,
Dick Teresi, hardcover ISBN
0-395-55849-2, paperback ISBN
0-385-31211-3, Houghton Mifflin Co; (January 1993)

↑ Ellis, John (19 July 2007). «Más allá del modelo estándar con el LHC». Nature
448: 297–301. DOI:10.1038/nature06079.

↑ I.F. Ginzburg, A.
Schiller, “Search for a heavy magnetic monopole at the Fermilab Tevatron and
CERN LHC”, Phys.
Rev. D57 (1998) 6599-6603, arXiv:hep-ph/9802310; A. Angelis et al., "Formation of
Centauro and Strangelets in Nucleus-Nucleus Collisions at the LHC and their
Identification by the ALICE Experiment”, arXiv:hep-ph/9908210; G. L. Alberghi, et al., “Searching for
micro black holes at LHC”, IFAE 2006, Incontri di Fisica delle Alte Energie
(Italian Meeting on High Energy Physics)

↑ T.
Lari, "La búsqueda de la supersimetría con los primeros datos de ATLAS".

↑ LHC Cost Review to Completion

↑ http://www.adn.es/mundo/20080402/NWS-0306-LHC-probabilidad-laboratorio-extinguir-tierra.html
(PDF)

↑ Dimopoulos, S. and Landsberg, G. Black Holes at the Large
Hadron Collider. Phys. Rev. Lett. 87 (2001).

↑ Blaizot,
J.-P. et al. Study of Potentially Dangerous Events During Heavy-Ion
Collisions at the LHC. (PDF)

↑ Grupo de
análisis de seguridad del LHC. Revisión de la seguridad de las colisiones en
el LHC. (en inglés)

↑ Resumen en castellano

↑ Large Hadron Collider - powered by Linux. consultado el 12 de
septiembre de 2008. (En inglés).

↑ Hackean el sistema del Gran Colisionador

[editar]
Enlaces externos

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LHC
- The Large Hadron Collider webpage

Información diaria de los
experimentos (en español)

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El experimento Alice

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Collaboration)

LCG - The LHC Computing Grid
webpage

The
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panoramas (requiere Quicktime)

Ubicación del LHC en Google Maps

En Busca de la Partícula de Dios Crónica de un científico
colombiano que participa en el LHC (en español)

El LHC seguirá sin funcionar hasta verano de 2009

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