El programa de investigación del LHC se pone en marcha
El día 30 de marzo de 2010, en Ginebra, a las 13:06, hora central europea, haces de partículas colisionaron a 7 TeV (teraelectronvoltios), marcando el inicio del programa de investigación del Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Físicos de partículas de todo el mundo esperan una rica cosecha de nueva física cuando el LHC comienza su primer ciclo de funcionamiento de larga duración a una energía tres veces y media mayor que la alcanzada hasta ahora en un acelerador de partículas.
“Es un gran día para ser físico de partículas”, ha dicho el director general del Centro Europeo para la Investigacion Nuclear (CERN), Rolf Heuer. “Mucha gente ha esperado largo tiempo para llegar a este momento, pero su paciencia y dedicación están empezando a verse recompensadas”.
“Con este récord de energía de colisión, los experimentos del LHC entran en una vasta región por explorar, y comienza la búsqueda de materia oscura, nuevas fuerzas, nuevas dimensiones y el bosón de Higgs”, dijo la portavoz de la colaboración ATLAS, Fabiola Gianotti. “El hecho de que los experimentos hayan publicado artículos basados en los datos del año pasado es un buen presagio para el comienzo del programa de investigación”.
“Estamos todos impresionados con el rendimiento del LHC”, aseguró Guido Tonelli, portavoz del experimento CMS, “y es particularmente gratificante ver lo bien que están funcionando nuestros detectores de partículas mientras nuestros equipos de físicos de todo el mundo están preparados para analizar los datos. Pronto abordaremos algunos de los grandes enigmas de la física moderna como el origen de la masa, la gran unificación de fuerzas y la presencia de abundante materia oscura en el universo. Espero tiempos muy interesantes para nosotros”.
“Éste es el momento que hemos estado esperando y preparando”, comentó el portavoz de ALICE Jürgen Schukraft. “Esperamos ansiosamente los resultados de las colisiones de protones, y tras este año las colisiones de iones, para comprender mejor la naturaleza de la interacción fuerte y la evolución de la materia en el universo primigenio”.
“El LHCb está preparado”, dijo el portavoz del experimento Andrei Golutvin, “tenemos por delante un programa de investigación para explorar la naturaleza de la asimetría materia-antimateria de forma más profunda que lo que se haya hecho jamás”.
El LHC estará en funcionamiento durante un periodo de 18 a 24 meses con el objetivo de ofrecer suficientes datos de los experimentos para conseguir avances significativos en un amplio abanico de cuestiones abiertas en la física. Tan pronto como se haya “redescubierto” el llamado Modelo Estándar de Partículas, un paso necesario para buscar nuevas partículas, los experimentos del LHC comenzarán la búsqueda sistemática del bosón de Higgs. Con la cantidad de datos esperados en este periodo, los análisis combinados de ATLAS y CMS serán capaces de explorar un amplio espectro de masas. Hay una oportunidad de descubrir el bosón de Higgs si éste tiene una masa cercana a los 160 GeV (gigaelectronvoltios). Si es mucho más ligero o pesado será difícil descubrirlo en este primer periodo de funcionamiento del LHC.
ATLAS y CMS obtendrán suficientes datos como para doblar la sensibilidad de los experimentos actuales, abriendo la posibilidad nuevos descubrimientos. Por ejemplo, los experimentos actuales tienen una sensibilidad para detectar partículas supersimétricas con masas de hasta 400 GeV, mientras que en esta etapa el LHC ampliará el rango de descubrimiento a más de 800 GeV.
“El LHC tiene una oportunidad real en los dos próximos años de descubrir partículas supersimétricas”, explicó Heuer, “y posiblemente comprender la composición de alrededor de un cuarto del Universo”.
Incluso en el más extraño escenario del potencial espectro de descubrimiento del LHC, este periodo de funcionamiento del acelerador extenderá los actuales logros por un factor de dos. Los experimentos del LHC serán sensibles a nuevas partículas masivas indicando la presencia de dimensiones extra a masas mayores de 2 TeV, cuando los límites actuales rondan 1 TeV.
“Más de 2.000 estudiantes de doctorado esperan impacientemente datos de los experimentos del LHC”, dice Heuer. “Son un privilegiado grupo listo para producir las primeras tesis en una nueva frontera de la alta energía”.
Tras este periodo de funcionamiento, el LHC dejará de funcionar para un mantenimiento rutinario y para completar las reparaciones y el trabajo de consolidación necesarios para alcanzar la energía para la que fue diseñado el LHC, 14 TeV. Tradicionalmente, el CERN ha operado sus aceleradores en ciclos anuales, funcionando durante 7 u 8 meses con 5 o 6 de parada cada año. Al ser una máquina que opera a muy baja temperatura, el LHC necesita un mes para alcanzar la temperatura ambiente y otro para enfriarse. Una parada de 4 meses como parte de un ciclo anual no tiene sentido para este tipo de máquina, por lo que el CERN ha decidido cambiar a un ciclo de funcionamiento con periodos más largos de operación.
“Dos años de funcionamiento continuo son una tarea difícil tanto para los operadores del LHC como para los experimentos, pero el esfuerzo valdrá la pena”, manifestó Heuer. “Empezando con un largo periodo de funcionamiento y concentrando los preparativos para colisiones a 14 TeV en una única parada, incrementamos el tiempo de funcionamiento total en más de tres años, recuperando el tiempo perdido y permitiendo a los experimentos la oportunidad de alcanzar sus objetivos principales”.
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