Hoy dia, el LHC está probando algo inusual. Por ocho horas, el Gran Colisionador de Hadrones está acelerando y colisionando núcleos de xenón, permitiendo los grandes experimentos del LHC, ATLAS, ALICIA, CMS y LHCb, para registrar las colisiones de xenón por primera vez.

El xenón es un gas noble, presente en cantidades minúsculas en la atmósfera. Sus átomos constan de 54 protones y entre 70 y 80 neutrones, dependiendo del isótopo. Las colisiones de xenón en el LHC (de átomos con 54 protones y 75 neutrones) son, por tanto, similares a las colisiones de iones pesados ​​que se llevan a cabo regularmente en el LHC. Normalmente, núcleos de plomo, que tienen una masa mucho mayor, son usados. "Pero se planeó una corrida con núcleos de xenón para el experimento de objetivo fijo NA61 / SHINE en el SPS (Super Proton Synchrotron), "explica Reyes Alemany Fernandez, que está a cargo de las carreras de iones pesados. "Por lo tanto, estamos aprovechando la oportunidad para una carrera corta con xenón en el LHC".

"Es una oportunidad única tanto para explorar las capacidades del LHC con un nuevo tipo de haz como para obtener nuevos resultados físicos, "dice John Jowett, el físico a cargo de los haces de iones pesados ​​en el LHC.

¿Y quien sabe? Quizás esta carrera sin precedentes conduzca a algunos descubrimientos sorprendentes. "Los experimentos realizarán el mismo tipo de análisis con iones de xenón que con iones de plomo, pero, porque los núcleos de xenón tienen menos masa, la geometría de la colisión es diferente, "explica Jamie Boyd, Coordinador del programa LHC, quien es responsable del enlace entre la máquina del LHC y los equipos de experimentación. Las colisiones de iones pesados ​​permiten a los físicos estudiar el plasma de quarks y gluones, un estado de la materia que se cree que existió brevemente justo después del Big Bang. En esta sopa primordial extremadamente densa y caliente, los quarks y gluones se movían libremente, sin estar confinado por la fuerte fuerza de los protones y neutrones, como lo son hoy en nuestro Universo.

Cambiar de protones a xenón no es pan comido, sin embargo. Un equipo ha estado preparando el complejo de aceleradores para la carrera de xenón desde principios de año. Los átomos del gas son acelerados y despojados de sus 54 electrones en cuatro aceleradores sucesivos antes de ser lanzados al LHC. "El número de racimos y la frecuencia de revolución varía mucho entre los protones y los núcleos de xenón, ”explica Reyes Alemany Fernandez.“ Una de las dificultades es ajustar y sincronizar los sistemas de radiofrecuencia de los aceleradores ”.

Después de que el xenón se ejecute en el LHC durante unas horas, Los núcleos de xenón seguirán circulando en el complejo acelerador. pero solo en lo que respecta al SPS. Durante ocho semanas el SPS suministrará iones de xenón al experimento NA61 / SHINE, que también está estudiando plasma de quarks-gluones, pero cuyos análisis complementarán los realizados por los experimentos del LHC. Más específicamente, NA61 / SHINE está interesado en el punto de desconfinación, un umbral de energía de colisión por encima del cual sería posible la creación de plasma de quark-gluón. NA61 / SHINE está probando sistemáticamente muchas energías de colisión utilizando iones de diferentes masas. Después del plomo berilio y argón, ahora es el turno de xenón de subir al escenario.