Por primera vez, el experimento LHCb en el CERN ha recopilado datos simultáneamente en modos de colisionador y de objetivo fijo. Con este, el recorrido especial del LHCb es aún más especial.

Las últimas dos semanas se han dedicado a ejecuciones especiales del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), al final de la carrera de protones del LHC 2017 y antes del cierre invernal. Una carrera involucró colisiones de protones a una energía de 5.02 TeV, principalmente para establecer una referencia para comparar con los datos de colisión de iones de plomo. Lo que fue excepcional este año es que se inyectó una pequeña cantidad de gas neón en la tubería de haz cerca del punto de interacción del experimento LHCb. Esto permitió a los físicos recolectar protón-neón al mismo tiempo que datos de colisión protón-protón.

Cuando se inyectan gases (nobles) en la tubería de la viga para colisionar con los protones, el experimento LHCb está en modo "objetivo fijo", en contraste con el modo estándar "colisionador". Pero a diferencia de los experimentos tradicionales de objetivos fijos, donde el haz de partículas aceleradas se dirige a un objetivo sólido o líquido denso, aquí los protones del LHC chocan con un puñado de núcleos de neón inyectados cerca del punto de colisión y que flotan en la tubería del haz. Estos núcleos contaminan ligeramente el vacío casi perfecto del LHC, pero las condiciones que crean, donde la presión es del orden de 10 ^-7 milibares:todavía se consideran típicos de los entornos de vacío ultra alto.

Hay dos razones principales para recopilar datos de colisión entre protones y gas en el LHC. Por un lado, Estos datos ayudan a comprender los efectos nucleares (es decir, según el tipo de núcleos involucrados en las colisiones), que afectan la producción de tipos específicos de partículas (mesones J / ψ y D0), cuya producción suprimida se considera el sello distintivo del plasma de quarks-gluones. El plasma de quarks-gluones es el estado en el que la materia que llena el universo unas millonésimas de segundo después del Big Bang era, cuando aún no se habían formado protones y neutrones, compuesto por quarks que no se unen y luego se mueven libremente por sí mismos.

Por otra parte, Las interacciones protón-neón son importantes para estudiar también los rayos cósmicos:partículas altamente energéticas, principalmente protones, viniendo de fuera del Sistema Solar - cuando chocan con núcleos en la atmósfera de la Tierra. El neón es uno de los componentes de la atmósfera de la Tierra y es muy similar en términos de tamaño nuclear al nitrógeno y oxígeno mucho más abundantes.

Esta técnica de inyección de gas fue diseñada originalmente para medir el brillo de los rayos del acelerador, pero su potencial fue rápidamente reconocido por los físicos del LHCb y ahora también se está utilizando para mediciones físicas específicas. En 2015 y 2016, el experimento LHCb ya realizó un protón-helio especial, carreras protón-neón y protón-argón. En octubre de este año, solo por ocho horas, los núcleos de xenón acelerados y colisionados del LHC, permitiendo que los cuatro grandes experimentos del LHC registren las colisiones xenón-xenón por primera vez.

Esta reciente ejecución de 11 días de protón-neón permitirá a los físicos recopilar un conjunto de datos que es 100 veces más grande que todos los datos de colisión protón-neón recopilados hasta ahora en el LHC. y los primeros resultados de los análisis están previstos para el próximo año.