Nuevo logro del Gran Colisionador

Por primera vez LHC logró chocar partículas de diferente masa para reproducir la energía inmediata al Big Bang, el plasma de quarks y los gluones

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) logró chocar protones con iones de plomo por primera vez.

Hasta ahora, el LHC solo había colisionado partículas iguales (protón-protón) por lo que el choque de protones contra núcleos atómicos con carga representa importantes retos técnicos.

Según ha señalado el jefe del equipo de iones de plomo de la Organización Europea de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés), John Jowett, este proyecto permite “colisiones asimétricas en energía” lo que, según ha indicado “supone un reto para los experimentos”.

Además, ha apuntado que, a nivel del acelerador, “no hay diferencia de tamaño de las partículas, pero la diferencia en el tamaño del haz, y el hecho que el tamaño cambia a diferentes velocidades, puede afectar el cómo se comportan las partículas en las colisiones”.

El LHC normalmente acelera dos haces de protones en direcciones opuestas –de 0,45 a 4 teraelectronvoltios (TeV), las unidades de masa de energía– antes de hacerlas colisionar a una energía total de 8 TeV.

Las cavidades de radiofrecuencia (RF, por sus siglas en inglés), componentes del acelerador que contienen campos electromagnéticos que impulsan las partículas, proporcionan la energía, pero también mantienen los dos haces en estricta sincronía haciéndolos retroceder cuando es necesario.

El problema surge porque los anillos independientes por los que circulan los dos haces están contenidos dentro de un solo imán, un sistema que une el momento de un haz con el del otro, pero las partículas tienen velocidades distintas: un núcleo de plomo, que contiene 82 protones, es acelerado desde 36.9 a 328 TeV, mientras que un protón lo hace de 0.18 a 1.58 TeV.

Para compensar estas diferencias de velocidad entre los protones e iones de plomo es necesario sintonizar las cavidades de radiofrecuencia a diferentes frecuencias para cada haz.

?En primer lugar, las colisiones son asimétricas en energía, lo cual supone un reto para los experimentos. A nivel del acelerador realmente no vemos la diferencia de tamaño de las partículas, pero la diferencia en el tamaño del haz, y el hecho de que el tamaño cambia a diferentes velocidades, puede afectar a cómo se comportan las partículas en las colisiones?.

Este tipo de colisiones tiene dos utilidades fundamentales: sirve para calibrar las mediciones realizadas en las colisiones entre iones pesados ya experimentadas por el LHC en 2010 y 2011. Este tipo de colisiones tratan de reproducir el llamado ?plasma de quarks y gluones?, la ?sopa? primordial de la materia que debió existir instantes después del Big Bang y para lo cual se producen temperaturas extremas: 100 mil veces mayores que el interior del Sol.

Por otra parte, sirve para estudiar el comportamiento de la materia a muy altas energías y temperaturas, como las que sólo es capaz de producir el acelerador del CERN. Este particular estado de la materia tiene unas características predichas por la teoría, pero nunca antes observadas.