Reflexiones

¿Que están buscando en el LHC? 30 octubre 2009

El LHC no es un invento nuevo si no que es más bien una evolución de una serie de experimentos que se iniciaron en 1911 con Lord Rutherford, el considerado padre de la física nuclear, que buscaban conocer la estructura de la materia.

Este experimento, mucho lo recordaran de libros de Bachilerato, consistía en bombardear una partícula de oro con partículas alfa. El motivo por el cual algunas partículas alfa rebotaban era que se desviaban por los núcleos. Rutherford no sabía al principio la carga del núcleo (positiva o negativa), pero tiempo más tarde descubrió que el núcleo estaba formado por dos componentes: protones y neutrones.

Este experimento no es más que una evolución. Consiste en conducir grupos de protenes en direcciones opuestas y hacerlos chocar a velocidades cercanas a la luz. Con este impacto, las partículas deberían destrozarse y un detector llamado ATLAS debería captarlas.

Para ello, se necesita está maquinade 27 kilómetros de radio refrigerada con helio líquido superfluído y que tiene una potencia de 120 MW, por lo que es alimentada por varios reactores nucleares franceses.

¿Que sabemos y que debería verse?

Las matería esta compuesta de quarks y Leptones.

Los quarks son las particulas que constituyen protones y neutrones

, normalmente del tipo Up y Down
Hay 6 quarks: Up (U), Down (D), Charm (C), Strange (S), Top (T) y Bottom (B).
La carga de u,c,t es +2/3 y la de d,s y b es -1/3, la unica diferencia radica en la masa, representada en electrovoltios (Ya vimos que por la formula de Einstein podemos intercambiar masa por energía, en el artículo ¿Se puede viajar en el tiempo?).

Normalmente se juntan 3 quarks para formar un protón o neutrón y esto es muy logico:
2/3 + 2/3 – 1/3= +1 = Un protón
2/3 – 1/3 – 1/3 = 0 = Un neutrón.

Estas combinaciones de quarks se llaman HADRONES. Los quarks nunca se ven aislados.

Los leptones son particulas

cuya carácteristica es que no reaccionan ante la Fuerza Nuclear Fuerte.

Son también 6: El electrón, el muhón y el Tau con carga -1 pero con distinta masa y 3 neutrinos (neutrino electronico, neutrino moónico y neutrino taúnico) con carga 0.

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Los Bosones gauge

son las particulas responsables de transmitir las fuerzas (Fuerza Nuclear Fuerte, Fuerza Nuclear Débil, Fuerza Electromagnetica y ¿Gravitacional?

Hay varios tipos:
Fotón: Sin masa ni carga, es responsable de la radiación electromagnética.

Bosón Z y W: El Z con carga 0 y el W con carga +1 y -1 en las interacciones débiles

Glugones: Sin masa ni carga, transmiten la interacción fuerte.

Gravitón: [no hayado] Fuerza gravitatoria

Otros Bosones

Fonón: juegan un papel muy importante en muchas de sus propiedades físicas, incluyendo las conductividades térmicas y eléctricas

Boson X: De carga 4/3, son responsables de la desintegración protónica.

Boson de Higgs: Cuya existencia es hipotética y daría explicación del origen de la masa en partículas elementales.

Está partícula debería tener una energía de 0,2 TeV, pero para que se produzcan en una cantidad suficiente para ser detectada necesitan sobrepasar los 1 TeV, que es el límite que tiene el mayor acelerador que existía hasta ahora: El Tevatrón de Fermilab en Chicago.

Proceso del Experimento

– Se toma un flujo de electrones (10^8 electrones) y se aceleran mientras se incrementa la energía hasta alcanzar los 450 GeV.

– Se introduce otro flujo de protones en dirección contraria (En total deberian haber unos 3000 paquetes de electrones en total)

– Se termina de acelera hasta los 7 TeV lo que debe provocar un choque con una energía resultante de 14 TeV.

– A una velocidad cercana a la de la luz, el peso del protón es una 7.000 veces mayor que cuando está en reposo y puede generar una energía de 350 MJ (el equivalente de unas 30 toneladas de petróleo)

– El impacto debe fragmentar el protón. Los fragmentos más energéticos se calcula que como máximo tendrán 2 TeV. Aquí os donde esperan que aparezca en alguno de estos choques, el Boson de Higgs, que debería ser detectado por uno de los 4 detectores del LHC.