El mayor acelerador de partículas del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), concluyó hoy a las 08:00 hora central europea su periodo de funcionamiento con colisiones entre protones iniciado el pasado 30 de marzo cuando alcanzó los 7 teraelectronvoltios (TeV), la mayor energía registrada hasta ahora en un experimento de este tipo. Tras haber conseguido los objetivos científicos fijados para este año, el acelerador operado por el Laboratorio Europeo de Física Nuclear (CERN) inicia ahora por primera vez un periodo de colisiones entre iones pesados de un mes que permitirá a los científicos profundizar en el conocimiento del proceso de formación de la materia en los primeros instantes del Universo. A finales de este año se producirá una parada técnica hasta su nueva puesta en marcha en febrero de 2011.
Uno de los mayores logros científicos logrados por el LHC fue alcanzar una luminosidad, medida del número de colisiones, de 1032 por centímetro cuadrado y segundo, un objetivo que se consiguió el pasado 13 de octubre. Antes de finalizar el funcionamiento basado en colisiones entre protones, el LHC ha alcanzado este registro dos veces, permitiendo a los experimentos del acelerador (ATLAS, CMS, ALICE y LHCb) doblar la cantidad de datos recopilados en sólo unos días.
"Esto demuestra que el objetivo que nos habíamos fijado para este año, aunque duro, era realista, y es muy gratificante ver que se ha alcanzado de esta forma", declara el director general del CERN, Rolf Heuer. "Esto atestigua el excelente diseño de la máquina, así como el duro trabajo que se ha realizado para conseguirlo. Es un buen presagio para nuestros objetivos en 2011”. El principal objetivo para el año próximo es conseguir un “femtobarn inverso”, una cantidad de datos que expresa una gran cantidad de protones por superficie, suficiente, según los científicos, para hacer significativos avances en un amplio rango de fenómenos físicos.
Los experimentos del LHC ya han entrado en un nuevo territorio de la física con sus primeras medidas a una energía total de 7 TeV (3,5 por cada haz). Los resultados hasta ahora han incluido la validación de ciertos aspectos del Modelo Estándar de partículas y fuerzas en este nuevo rango de energías; las primeras observaciones del quark ‘top’ en colisiones protón-protón; límites impuestos a la producción de ciertas partículas; y nuevos efectos descubiertos en colisiones protón-protón, que pueden estar relacionados con observaciones previas en colisiones entre iones pesados, como se observó recientemente en el experimento CMS.
PRIMERA MATERIA DEL UNIVERSO
El cambio a iones pesados, átomos de plomo despojados de electrones, abre una nueva vía de exploración para el programa de investigación del LHC, que permitirá a los físicos sondear cómo habría sido la materia en los primeros instantes de la formación del Universo. Uno de los objetivos principales para el funcionamiento con iones pesados es producir pequeñas cantidades de un tipo de materia conocido como “plasma de quarks y gluones”, y estudiar su evolución hasta formar el tipo de materia que compone el Universo que conocemos. Esta exploración arrojará más luz sobre las propiedades de la interacción fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza que une las partículas llamadas quarks en grandes objetos como protones y neutrones, que a su vez componen todo lo que existe.
“Mediante las colisiones entre iones pesados de plomo en el LHC se conseguirá alcanzar formación de materia con una densidad de energía nunca antes alcanzada, recreando unas condiciones que sucedieron en los primeros instantes del Universo”, explica Carlos Pajares, físico de la Universidad de Santiago de Compostela (USC) que trabaja en el experimento ALICE, especialmente concebido para analizar este tipo de colisiones. Según Pajares, analizar este tipo de materia al nivel de energía alcanzado por el LHC permitirá a los científicos verificar el comportamiento de este tipo de plasma de quarks y gluones, que en observaciones realizadas en otros experimentos se comportaba como un líquido de muy baja viscosidad, “más baja que cualquier material conocido”.
ESPAÑOLES EN ‘ALICE’
Cuatro científicos del Instituto Gallego de Física de Altas Energías (IGFAE) de la USC participan en el análisis de la física que detecta ALICE, mientras que otros cuatro investigadores del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) colaboran en el sistema de computación necesario para analizar los datos. Se estima que el flujo de datos generado en las colisiones de iones pesados será mucho mayor que el de las colisiones protón-protón, aunque pruebas previas han mostrado la capacidad del sistema de computación del CERN (llamado Grid) para manejar tres veces más datos de los recibidos hasta ahora (con ‘picos’ de hasta 10 gigabytes por segundo).
La participación española en LHC es promovida de forma coordinada por el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), un proyecto Consolider-Ingenio 2010 formado por 26 grupos de investigación en estas áreas procedentes de universidades y centros de investigación españoles. El LHC funcionará con iones pesados hasta el 6 de diciembre, cuando el acelerador comenzará una parada técnica. Las colisiones se reiniciarán en febrero de 2011, manteniéndose durante todo el próximo año.
La noticia en los medios:
"El LHC cambia colisiones de protones por iones" (Europa Press, 04/11/2010)
