Introducción al LHC

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LHC - CERN

LHCVerdades y mentiras

del mayor experimento

jamás construido

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Y la Tierra desaparecerá tragada por un agujero negro...

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Una sociedad secreta conocida como

... roban 1 g de antimateria del

... para volar el Vaticano, un viejo enemigo de la Ciencia y el CERN.

Veamos el argumento de una película...

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Mala prensa...

• Posible mini-agujero negro: Lo que pasará en el interior del LHC está

sucediendo continuamente en lo alto de la atmósfera, con los rayos cósmicos que,

en ocasiones, tienen más energía que la alcanzada en el LHC. Y, hasta el momento,

no hemos detectado que se produzca nada raro en la alta atmósfera.

• Dinero mal invertido

• Peligro de radiaciones nocivas: aunque la energía de un paquete de

protones es semejante a la de un tren, la de un protón equivale a la de un mosquito.

Así, el choque de dos protones es similar a la energía de un choque de mosquitos.

Además, si los protones se desviaran, dañarían a los imanes pero serían absorbidas

por la tierra; jamás alcanzarían la superficie.

• Antimateria: material terrorista

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CERN – Centro Europeo para la Investigación Nuclear

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Distribución de países usuarios del CERN (nº investigadores)

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¿Qué es el LHC?

• LHC (Large Hadron Collider – Gran Colisionador de

Hadrones)

• 27 km de circunferencia.

• Situado en Ginebra (en la frontera franco-suiza)

• Comprende 4 experimentos:– ATLAS

– LHCb

– ALICE

– CMS

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Modelo Estándar (Standar Model)

Hadrones: partículas subatómicas que responden a la interacción fuerte.

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CERN

ATLASALICE

LHCb

CMS

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OBJETIVOS

• Crear condiciones parecidas a las que había justo

después del Big-Bang.

• Buscar el mecanismo de la adición de masa: Bosón de

Higgs.

• Entender porqué en el Universo hay un predominio de la

materia sobre la antimateria.

• Comprender qué es la materia oscura y la energía

oscura.

• Buscar partículas supersimétricas (SUSY).

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¿Cómo funciona?

• Acelera dos haces de protones en sentidos contrarios y

los hace colisionar

• Energía alcanzada: 14 TeV

• Necesidad de:

– Grandes campos magnéticos

– Aceleradores

– Detectores especiales

– Gran capacidad de cálculo

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¿Cómo funciona?

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• Haces de partículas: 2• Energía en colisión: 14 TeV• Velocidad: 99,999999991 % de c (11.000 vueltas/s)

• Número de paquetes de protones: 2808• Energía por paquete: ≈ elefante a 30 km/h• Distancia entre paquetes: 7 m• Tiempo de aceleración: 8 min• Número de protones por paquete: 1011

• Colisiones por paquete: 25 • Colisiones de protones por segundo:109

• Nº de partículas resultantes por colisión: 200

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ALGUNOS DATOS MÁS:

• Campo magnético por dipolo: 8,3 T (terrestre: 60·10-6T)

• Corriente en los dipolos: 11700 A (doméstica:

100 A)

• Temperatura: 1,9 K (-271.3ºC)

• Refrigerante: 11.000 T de N, 96 T de

He (superfluido)

• Material de los dipolos: Niobio-Titanio

• Número de imanes: 9593

• Vacío en cada dipolo: 10-13 atm

• Energía consumida: 120 MWh (como

Ginebra)

• Datos obtenidos: 700 MB/s

(100.000 DVDs /año)

• Coste total: 4000 millones

de €

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DETECTORES ATLAS

Búsqueda del Bosón de Higgs.

Búsqueda de partículas supersimétricas (SUSY)

Análisis de extra dimensiones.

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DETECTORES ALICEEspecializado en analizar colisiones de iones de Plomo, para estudiar las propiedades del plasma de quarks y gluones.

En ese estado, los quarks dejan de estar confinados en los hadrones.

Tal estado es el que probablemente existía pocos instantes después del Big-Bang.

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DETECTORES LHCbEstudio entre la ligera falta de simetría entre la materia y la antimateria.

Análisis de las interacciones entre partículas B (aquellas que contienen el quark b) Forma especial del detector: interesado sobre todo en partículas que salen dirigidas casi en la dirección del chorro.

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DETECTORES CMSCon objetivos similares al detector ATLAS.

Diferente diseño y soluciones técnicas.

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Cómo “detectan” los detectores

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•150 millones de sensores.

•600 millones de colisiones por segundo.

•Se reduce el estudio a 100 colisiones de interés por segundo.

Análisis de los datos: THE GRID

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Análisis de los datos: THE GRID

•Aprox. 20.000 CPUs en el CERN.•100.000 en todo el mundo.•140 centros de cálculo en 33 paises.

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Aplicaciones

• Descubrimiento del bosón de Higgs (partícula de Dios)

• Supersimetría: Dark Matter – Dark Energy

• Big-bang

• Antimateria

• The Grid

• Teoría de cuerdas

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Problemas

• 19 septiembre de 2008

• ¿Qué sucedió realmente?

• Superconductividad

• Superenfriamiento – He

• Materiales especiales (oro, He, ...)

• Posible fecha de puesta en marcha

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Actualidad:

8 de Octubre: ¡el LHC está frio!

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Visitas

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