Un científico se pregunta sobre un mapa de las condiciones de acceso al Gran Colisionador de Hadrones pocos días antes de que el enorme laboratorio subterráneo se encendiera por primera vez en septiembre de 2008. Fabrice Coffrini / AFP / Getty Images Stephen Hawking señaló una vez que si queríamos saltar en el tiempo, Ayudaría si tuviéramos una máquina como el LHC que pudiera acelerarnos a casi la velocidad de la luz. Sí señor, el LHC es lo suficientemente impresionante como para que Hawking lo vea como una opción de transporte para viajar en el tiempo. Y ciertamente no obtuvo su reputación por nada:el enorme acelerador de partículas ganó sus rayas cuando nos dio evidencia del bosón de Higgs en 2012 y 2013. Encontrar el Higgs en el LHC básicamente confirmó el Modelo Estándar de la física, que describe las partículas y fuerzas fundamentales del universo. No es poca cosa.
Por supuesto, "pequeño" no es un término que solemos asociar con el LHC, o la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) para el caso. Considere el complejo de aceleradores en el CERN, que es mucho más que el LHC. Si tuviera que volcar protones en el LHC sin ningún paso preliminar, No habría mucha experimentación de la que hablar:no solo es necesario acelerar los protones antes de que entren en el LHC, pero también concentrarlos en haces densos. Para poder hacer eso, hay algunos pasos que deben tomarse antes de que se dirijan rápidamente a su destino violento en el LHC [fuentes:hechos del LHC, CERN]:
Y ahora aquí estamos:en el vasto Gran Colisionador de Hadrones. Parece una hermosa cueva de cristal. (Es una broma, parece un brillante iluminado, Túnel del metro obsesivamente limpio con una tubería gigante que lo atraviesa.) ¿Por qué piezas tan pequeñas de apenas materia necesitan un espacio tan grande para vagar?
La primera respuesta es un poco anticlimática:comenzamos usando el LHC porque ya estaba allí. El CERN tenía un acelerador anterior (el Gran Colisionador de Electrones y Positrones) que inicialmente ocupaba el espacio, y era así de grande para acomodar las colisiones de (¡lo adivinaste!) electrones y positrones. Entonces, ¿por qué la LEP era de ese tamaño o incluso se construyó a 328 pies (100 metros) bajo tierra?
Se construyó bajo tierra por una razón bastante básica:resultó más barato simplemente excavar un túnel que comprar tierra y mitigar los impactos ambientales [fuente:CERN]. (También necesitaba tener un poco de pendiente para minimizar los costos resultantes de la colocación de ejes verticales). Pero la razón por la que el LEP tenía una circunferencia tan amplia llega al corazón de por qué el LHC necesita un amplio espacio de atraque, también:La dama necesitaba un buen conjunto de curvas.
Las curvas redondeadas del LHC son necesarias para esa aceleración que es tan importante para nuestros amigos de partículas. Todo comienza con las leyes del movimiento de Newton, que dice que una partícula (o cualquier cosa, para el caso, sin juego de palabras) viajará a una velocidad constante a menos que actúe una fuerza. ¿Qué significa esto? Esa partícula viajará en línea recta a la misma velocidad a menos que se use algo para acelerarla.
Y ese "algo" es la curva del acelerador circular. A diferencia de un acelerador lineal, donde las partículas viajan en línea recta, un acelerador circular permite que las partículas obtengan energía en cada vuelta [fuente:The Particle Adventure]. (Los enormes imanes que dirigen los protones no agregan energía, pero el campo eléctrico se suma a la aceleración.) Un acelerador circular permitirá que los protones giren y giren, ganando energía, al mismo tiempo que permite múltiples puntos para que las partículas colisionen:un acelerador lineal, por supuesto, solo tendría un punto de colisión, al final.
Responder por qué el LHC es circular podría no tener nada que ver con su tamaño, pero se relaciona. Una pista de carreras más pequeña para los protones significaría que tendrían que acelerar más para adaptarse a las curvas más pronunciadas, y perdería más energía, por lo que la colisión no sería tan fuerte [fuente:Butterworth]. Por lo tanto, se necesita un radio grande para que la energía de las partículas sea lo suficientemente alta como para acelerar y crear colisiones.
Y no crea que todos los científicos están satisfechos con el tamaño del LHC actual. Se están haciendo serias consideraciones para construir una pista de 62 millas (100 kilómetros) que proporcionará un curso aún más enérgico para las colisiones de partículas [fuente:Pease]. Tenga en cuenta que cuanto mayor sea la energía alcanzada, cuanto más masivas son las partículas que se pueden encontrar, una forma importante de identificar nuevos elementos escurridizos, partículas pesadas [fuente:Reich].
Seguro, es algo fuera de tema, pero creo que todos queremos saber:¿Qué pasaría si tropezáramos con el LHC mientras los haces de protones estaban haciendo su magia? Nadie está completamente seguro pero es una suposición bastante acertada que tendrías un agujero en tu cuerpo, y tal vez un cono de impacto de explosión de protones, así como.
