El Colisionador de Hadrones cierra el 2017 con experimento de bombeo de neón

^{Las instalaciones del colisionador (CERN).}

El Gran Colisionador de Hadrones completó sus experimentos programados el 26 de noviembre y entró en receso invernal. En 2017, el mayor acelerador de partículas del mundo obtuvo una cantidad récord de estadísticas: más de 50 femtobarn inversos, un 20% más que el año pasado.

Según el CERN, el femtobarn inverso (fb-1) es una medida de eventos de colisión de partículas por femtobarn; una medida del número de colisiones y la cantidad de datos recopilados. Un femtobarn inverso corresponde a aproximadamente 100 billones (1012) de colisiones de protón-protón. Durante un período de tiempo, dos corrientes de partículas con un área de sección transversal, medida en femtobarns, se dirigen a colisionar. El número total de colisiones es directamente proporcional a la luminosidad de las colisiones medidas a lo largo de este tiempo.

Las últimas dos semanas en el LHC hubo sesiones de "física especial" y una de las más interesantes incluyó el bombardeo de protones por átomos de neón fijos en el detector LHCb. Este proceso simula las colisiones de rayos cósmicos de alta energía con las capas superiores de la atmósfera de la Tierra, y también permite investigar la formación de un plasma de quark-gluón. Los físicos lograron por primera vez recopilar datos sobre dos tipos diferentes de colisiones (protón-protón y protón-neón con un objetivo estacionario) en un único detector, según un informe de la colaboración en línea del LHCb.

Además de las colisiones protón-protón, se llevaron a cabo una serie de experimentos con núcleos pesados ​​en el Gran Colisionador de Hadrones. Así, casi todos los años, los físicos están estudiando la colisión de una colisión de núcleos y protones de plomo o plomo. En 2017, en el LHC, las colisiones entre los núcleos de xenón se investigaron por primera vez. En tales experimentos, un plasma de quark-gluón surgió durante un tiempo muy corto, en un estado superdenso y muy caliente en el que los quarks y un campo de gluones no se pueden dividir en un conjunto de hadrones individuales. Se cree que este fue el estado del universo en los primeros microsegundos después del Big Bang.

La peculiaridad del nuevo experimento fue que en el colisionador se produjeron dos tipos de colisiones a la vez: protón-protón con energía reducida y colisiones de protones con átomos de neón casi inmóviles. Las colisiones de protones con una energía total de 5,02 teraelectronvoltios (en lugar del "estándar" 13) fueron necesarias en comparación, para interpretar los datos de experimentos anteriores con núcleos de plomo. Simultáneamente con la disminución de la energía, los físicos del experimento LHCb colocaron una pequeña cantidad de neón gaseoso en el tubo del haz de protones (cerca de la intersección de los haces opuestos).

Como el LHC no aceleró el neón, las colisiones de protones con sus átomos pueden interpretarse como el bombardeo de un objetivo estacionario. Simultáneamente, se produjeron colisiones de protones acelerados en la intersección de los haces. Los físicos distinguieron estas interacciones en tiempo real, por la ubicación del punto desde el cual se dispersaron los fragmentos de colisiones (muones y antimuones). Las colisiones protón-protón ocurrieron en el centro del detector, y las de protón-neón se movieron ligeramente (varias docenas de centímetros).

Inicialmente, se desarrolló la técnica para introducir el neón en un tubo de vacío con protones a fin de evaluar la luminosidad del colisionador, una característica técnica que muestra con qué frecuencia pueden ocurrir interacciones en una sección pequeña. En 2015 y 2016, LHCb realizó experimentos similares con la introducción de un acelerador de helio y argón "fijo" en el tubo, pero no se recopilaron datos conjuntos de los dos tipos de colisiones. Los físicos observan que el análisis de las colisiones con un objetivo estacionario y las colisiones de haces en colisión son técnicas muy diferentes e incluso comparan su unificación con la Teoría de la Gran Unificación de Tres Interacciones Fundamentales.

Ahora comienza la pausa tradicional del colisionador para mantenimiento y mejora de detectores. Durará hasta abril de 2018. Luego, hasta diciembre de 2018, el LHC recopilará datos sobre colisiones de protones y protones. La próxima parada técnica tendrá una duración de dos años; se espera que, en base a sus resultados, el experimento LHCb en particular y el colisionador en conjunto aceleren significativamente el conjunto de datos.

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