El gran colisionador dehadrones (LHC-’LargeHadron Collider’) es larespuesta del CERN a la

búsqueda de los cien-tíficos de los miste-

rios de la materia.Construido en eltúnel que alber-gó durante losaños setenta algran colisiona-dor de protones

(LEP-Gran Coli-sionador de Elec-

trones-Protones), esel mayor acelerador de

partículas que existirásobre la Tierra. Su objetivo es

hacer colisionar protones a talvelocidad que éstos darán 11.245 vuel-

tas al anillo en cada segundo. Los chorros deprotones inyectados en su interior viajarán durante diez

horas diez billones de kilómetros hasta conseguir una energía similar a la que tendría uncoche a 1.600 kilómetros por hora. Los choques entre estos haces de partículas genera-rán nuevas partículas, unas ya conocidas y otras -como los bosones de Higgs- cuya exis-tencia aún no conocemos, pero que han sido predichas por las teorías físicas.

lolitabrain@lolitabrain.com

por Lolita Brain

La semana pasada descubrimos la excelencia europea en la investigación de la físicade partículas que se desarrolla en el CERN. A cien metros bajo el suelo suizo y fran-cés se esconde desde los años setenta un inmenso túnel circular de veinticinco kiló-metros de contorno que ha venido alojando los instrumentos más poderosos que lostécnicos, físicos e ingenieros han desarrollado con la noble intención de descubrir lossecretos de la materia y desvelar la formación de nuestro Universo. Nos referimos alos aceleradores de partículas, el mayor de los cuales, el LHC, está aún en construcción.

ACELERADORES DE PARTÍCULAS

LOS IMANES FRÍOS

ESTACIONES DETECTORAS

ENERGÍAS DE VÉRTIGO

¿QUÉ ES UN ACELERADOR DE PARTÍCULAS? EL ‘LARGE HADRON COLLIDER’

Un acelerador de partículas consiste esen-cialmente en un gran anillo hueco enel que se intercalan grandes

fuentes de energía eléctrica ygrandes imanes en los que seinyectan electrones, iones oprotones. Estas partículaselementales se acelerana velocidades de hastael 99% de la velocidadde la luz y colisionan alas más altas energíasque el hombre conoce.En estos choques segeneran nuevas partículassubatómicas cuyo tiempo devida es ínfimo, pero suficientepara poder ser estudiadas.

Los haces de partículas se ace-leran inicialmente en una sub-cadena de anilllos menores

hasta que alcanzan la energíade 0,45 tera electrón-voltios. Deahí pasan al gran acelerador delLHC, donde alcanzan energíasde hasta siete tera electrón-vol-tios. Un tera electrón-voltio esaproximadamente la energíacinética de un mosquito volan-do. Aunque parezca una energía pequeña, lo extraordinario es que las partículas queconcentran esa energía en el LHC tienen un volumen un billón de veces menor que elde un mosquito.

Los haces de partículas acelerados en el LHC chocan en dispositivosespeciales, las unidades detectoras, donde las nuevas partículas gene-radas se hacen visibles durante unos instantes a través de las trayecto-

rias que describen, de los cambios energéticos detectados o de cambiospredichos por los físicos en los campos magnéticos o eléctricos. Cada haz

de partículas consiste en unos3.000 sub-haces, cada uno de loscuales contiene unos 100 billonesde partículas. Pero éstas son tanpequeñas que cuando los haceschocan no provocan más de 20 coli-siones por cada 200 billones de par-tículas. Los haces llegan a chocarhasta 30 millones de veces en unsegundo, lo que quiere decir que enel LHC se generarán hasta 600millones de choques en cadasegundo. Cada una de estas colisio-nes se ha de filtrar para que susdatos sean analizados por un gigan-tesco sistema de ordenadores -elGRID-, cuyos datos serán estudia-dos por los físicos. El LHC está dota-do de cuatro estaciones detectoras:el CMS, ALICE, ATLAS y LCHb.

Los diagramas que se obtie-nen en las estaciones detecto-ras dibujan las trayectorias delas partículas subatómicasgeneradas bajo los camposmagnéticos a los que sesometen.

Para conseguir acelerar los haces de partículas a velocidades cercanas a la de laluz, en el LHC se utilizan más de 1.800 sistemas magnéticos de superconducto-res. Estos imanes emplean materiales superconductores que a muy bajas tem-

peraturas permiten conducir la electricidad sin casi resistencia. El LHC utiliza ima-nes de niobio y titanio que operan a temperaturas del orden de 271

obajo cero, los

imanes fríos. Si el LHC utilizara imanes ‘normales’, el campo magnético que gene-raría sería al menos cuatro veces menor y con un consumo energético muchomayor. Así, la circunferencia de un acelerador que usara ‘imanes calientes’ deberíaser de 120 kilómetros de longitud y consumiría 40 veces más electricidad queusando los imanes criogénicos. La bajísima temperatura de estos imanes se man-tiene con helio líquido.

EL DETECTOR ALPHA JUNTO A SUS CREADORES. EN EL CILINDRO CENTRAL

TIENEN LUGAR LAS COLISIONES QUE SE REGISTRAN A TRAVÉS DE SENSORES

EN SUS PAREDES.

LLEGADA AL CERN DE UNA UNIDAD DE

DIPOLO MAGNÉTICO EN 2003 . LAS

DIMENSIONES SON MANIFIESTAS.