El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) está recibiendo un gran impulso a su rendimiento. Desafortunadamente, para los fanáticos de la física innovadora, todo debe cerrarse durante dos años mientras se realiza el trabajo. Pero una vez que vuelva a funcionar, sus capacidades mejoradas lo harán aún más poderoso.
La esencia del Gran Colisionador de Hadrones es acelerar las partículas y luego dirigirlas a chocar entre sí en las cámaras. Las cámaras y los detectores están capacitados en estas colisiones, y los resultados son monitoreados en minucioso detalle. Se trata de descubrir nuevas partículas y nuevas reacciones entre partículas, y observar cómo se descomponen las partículas.
Este apagado se llama Long Shutdown 2 (LS2.) El primer apagado fue LS1, y tuvo lugar entre 2013 y 2015. Durante LS1 se mejoró la potencia del colisionador, y también sus capacidades de detección. Lo mismo sucederá durante LS2, cuando los ingenieros reforzarán y actualizarán todo el complejo del acelerador y los detectores. El trabajo se está preparando para la próxima ejecución de LHC, que comenzará en 2021. También es para prepararse para el proyecto llamado Proyecto LHC de alta luminosidad (HL-LHC), que comienza en 2025.
La serie de experimentos realizados entre LS1 y LS2 se llama la segunda serie y fue de 2015 a 2018. Esa serie produjo algunos resultados impresionantes, y aún queda un montón de datos por analizar. Según el CERN, la segunda serie produjo 16 millones de billones de colisiones protón-protón a una energía de 13 TeV (tera-electrón voltios) y grandes conjuntos de datos para colisiones de plomo-plomo a una energía de 5.02 TeV. Esto significa que existe el equivalente de 1,000 años de transmisión de video 24/7 almacenada en el archivo de datos del CERN.
"La segunda ejecución del LHC ha sido impresionante ..." - Frédérick Bordry, Director de Aceleradores y Tecnología del CERN.
El enorme caché de datos de los experimentos durante la segunda ejecución del LHC eclipsa los datos de la primera ejecución, y todo se debe a que el nivel de energía del colisionador casi se duplicó a 13 TeV. Cada vez es más difícil aumentar el nivel de energía de un colisionador, y en este segundo apagado, la energía aumentará de 13 TeV a 14 TeV.
"La segunda ejecución del LHC ha sido impresionante, ya que pudimos entregar mucho más allá de nuestros objetivos y expectativas, produciendo cinco veces más datos que durante la primera ejecución, con la energía sin precedentes de 13 TeV", dijo Frédérick Bordry, Director de Aceleradores del CERN y Tecnología. "Con este segundo apagado prolongado a partir de ahora, prepararemos la máquina para aún más colisiones con la energía de diseño de 14 TeV".
En todos los sentidos, el LHC ha sido un éxito. Durante varias décadas, la existencia del bosón de Higgs y el campo de Higgs fue la cuestión central en física. Pero la tecnología y la ingeniería requeridas para construir un colisionador lo suficientemente potente como para encontrarlo simplemente no estaba disponible. La construcción del LHC hizo posible el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012.
"El bosón de Higgs es una partícula especial ..." - Fabiola Gianotti, Directora General del CERN.
"Además de muchos otros hermosos resultados, en los últimos años los experimentos de LHC han logrado un tremendo progreso en la comprensión de las propiedades del bosón de Higgs", agrega Fabiola Gianotti, Directora General del CERN. “El bosón de Higgs es una partícula especial, muy diferente de las otras partículas elementales observadas hasta ahora; sus propiedades pueden darnos indicaciones útiles sobre la física más allá del modelo estándar ".
El descubrimiento del bosón de Higgs teorizado desde hace mucho tiempo es el mayor logro del LHC, pero no es el único. Muchas partes del Modelo Estándar de Física eran difíciles de probar antes de que se construyera el LHC. Se han publicado cientos de artículos científicos sobre los resultados del LHC, y se han descubierto algunas partículas nuevas, incluidos los exóticos pentaquarks y una nueva partícula con dos quarks pesados, llamada "Xicc ++".
Después de las actualizaciones en LS2, comenzará la tercera ejecución. Uno de los proyectos en la tercera ejecución es el proyecto High-Luminosity LHC (HL-LHC). La luminosidad es una de las dos consideraciones principales en colisionadores. El primero es el voltaje, que se mejora de 13 TeV a 14 TeV durante LS2. El otro es la luminosidad.
La luminosidad significa un mayor número de colisiones y, por lo tanto, más datos. Dado que muchas de las cosas que los físicos quieren observar son muy raras, un mayor número de colisiones aumenta las probabilidades de verlas. Durante 2017, el LHC produjo alrededor de tres millones de bosones de Higgs por año, mientras que el LHC de alta luminosidad producirá al menos 15 millones de bosones de Higgs por año. Esto es importante porque, aunque fue un gran logro detectar el bosón de Higgs, todavía hay muchos físicos que no saben sobre la esquiva partícula. Al quintuplicar la cantidad de bosones de Higgs producidos, los físicos aprenderán mucho.
"La rica cosecha de la segunda carrera permite a los investigadores buscar procesos muy raros". - Eckhard Elsen, Director de Investigación y Computación del CERN.
Todos los datos almacenados en el CERN de la segunda ejecución del LHC significarán que los físicos estarán ocupados durante LS2. Puede haber cosas ocultas en esa recopilación masiva de datos que nadie ha visto todavía. No habrá descanso para el ansioso ejército de físicos de partículas de la humanidad.
"La rica cosecha de la segunda ejecución permite a los investigadores buscar procesos muy raros", dijo Eckhard Elsen, Director de Investigación y Computación del CERN. "Estarán ocupados durante todo el cierre examinando la gran muestra de datos en busca de posibles firmas de nueva física que no hayan tenido la oportunidad de emerger de la contribución dominante de los procesos del Modelo Estándar. Esto nos guiará al HL-LHC cuando la muestra de datos aumente en otro orden de magnitud ”.
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- Página web del CERN: LHC de alta luminosidad
- Comunicado de prensa del CERN: El LHC: una máquina más fuerte
- Entrada de Wikipedia: bosón de Higgs
- Página web del CERN: el modelo estándar
