Colisiones a 7 TeV en el LHC

Finalmente llegó el día, los ojos del mundo estuvieron desde muy temprano hoy en los centros de control de los experimentos del gran colisionador de hadrones (LHC). Si bien las primeras colisiones fueron en noviembre pasado, esta vez la energía de los dos haces de protones era de 3.5 TeV cada uno, logrando una energía en el punto de colisión de 7 TeV, varias veces superior a lo alcanzado hasta la fecha por el Tevatron en Fermilab, el ahora segundo más grande colisionador que existe. Pude seguir la transmisión en vivo donde pudo verse la tremenda fiesta vivida hoy en el CERN, muchas botellas de champagne confirmaron las primeras colisiones, como la mostrada en la figura registrata por CMS, uno de los más grandes de los experimentos. La galería completa acá. Todo muestra que los detectores están funcionando a la perfección, como todo “reloj suizo”, aunque hay que señalar que cada detector es un “lego” que fue diseñado y construido en diferentes instituciones alrededor del mundo.

Ahora se acaba la fiesta para los medios de comunicación y comienza la fiesta para la cual los científicos se han estado preparando hace décadas. El LHC seguirá registrando colisiones durante los próximos 18 meses, ya que muchos datos deben ser recolectados para poder ponerse a buscar el bosón Higgs o cualquier otra cosa que vaya a aparecer. Esto es importante de destacar ya que muchos medios preguntaban hoy por el Higgs. Los períodos de recolección de datos (runs) toman varios meses y luego viene el análisis de los datos, es por esto que no tendremos noticias del Higgs en un buen tiempo. Por el mismo motivo hay muchos que apuestan que el Tevatron en Fermilab pueda tener más posibilidades que el LHC ya que lleva años tomando datos. Sin embargo el LHC posee dos grandes puntos a favor: por un lado la energía es 7 veces la máxima alcanzada por el Tevatron, y por otro lado desde hoy estará machacando protones a una tasa unas 10 veces mayor. Entonces, tendremos Higgs al menos este año? La respuesta es negativa. El primer run será en el mejor de los escenario por 18 meses para luego actualizar los sistemas que permitan elevar más la energía.

Hoy comienza un largo e interesante período en la física de partículas; las colisiones de hoy equivalen a la “primera luz” de un nuevo telescopio para los astrónomos o a la botadura de un nuevo navío. Hoy zarpamos a un mundo inexplorado donde los osados navegantes están muy bien equipados para cumplir los principales objetivos:

  • Bosón de Higgs. Esta partícula a la que se la han dado todos los posibles nombres fantásticos que hay es una de las más esperadas que aparezca en medio de la nube de escombros tras cada colisión. Para esta tarea se constryeron los dos más grandes experimentos a lo largo del anillo del LHC: ATLAS y CMS. Su importancia radica en que la mejor descripción que tenemos de las partículas fundamentales de las cuales está hecho el universo requiere que nada tenga masa, sin embargo los objetos masivos están por todos lados! El bosón de Higgs es la única manera (hasta ahora) que se conoce que causaría que las partículas del modelo estandar adquirieran sus masas.
  • Supersimetría. También conocida como SUSY, es una idea que fascina a los teóricos y que  ayudaría a comprender problemas como la materia oscura, ya que algunos de los candidatos a explicar toda esa materia que sabemos envuelve las galaxias pero no podemos ver son justamente predichos por esta extensión del modelo estandar. Si SUSY es correcta, entonces el LHC debería ser capaz de detectar las partículas que esta idea predice.
  • Diferencia entre materia y antimateria. Este es un gran enigma: sabemos que la antimateria existe, se ha creado en el laboratorio muchas veces. Sin embargo no es muy común, no la vemos en nuestro entorno, lo que implica que “algo” causó que nuestro universo tenga más materia que antimateria. Se cree que esta diferencia ocurrio en los primeros instantes del universo, lo que convierte al LHC en el laboratorio perfecto para estudiar esta posibilidad. El experimento llamado LHCb ha sido justamente diseñado para estos estudios.
  • Plasma quark-gluon. La materia está formada por partículas fundamentales llamadas quarks, los cuales forman estructuras más complejas, cuyo “pegamento” son otras partículas fundamentales llamadas gluones. Los gluones son los que mantienen a los quarks ligados en partículas como protones y neutrones. El plasma quark-gluon corresponde a un estado muy particular de la materia en el cual estas partículas (quarks y gluones) andan libres, es el equivalente a “fundir protones” lo cual es posible a las altas temperaturas que se logran en las colisiones del LHC. El experimento ALICE logrará esto colisionando núcleos pesados (plomo).

La experiencia durante los últimas décadas que los viejos colisionadores como Tevatron y RHIC (colisionador de iones pesados en el Brookhaven National Laboratory) han proporcionado es invaluable para dichas búsquedas, sin embargo lo más atractivo de este viaje es la posibilidad de encontrase con resultados inesperados. No sólo queremos ver cómo el último bloque del Modelo Estándar encaja en su lugar, queremos ver nueva física, esa que requiere nuevas y revolucionarias ideas. Ya veremos qué pasa, al menos las espectativas son altas y el futuro se ve prometedor. Como el director del CERN declaró hoy en el comunicado oficial: “es un gran día para ser físico de partículas”.

(c) Imagen: CERN

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Acerca de Jorge Diaz

Jorge es Investigador Postdoctoral en el Karlsruher Institut für Technologie, Alemania. Se dedica a la Astrofísica de Partículas estudiando neutrinos, rayos cósmicos y fotones de alta energía. Obtuvo su Ph.D. en Física de Partículas en Indiana University, Estados Unidos. En Twitter: @jsdiaz_
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3 respuestas a Colisiones a 7 TeV en el LHC

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