El Gran Colisionador de Hadrones y la Frontera de la Física

El Gran Colisionador de Hadrones y la Frontera de la Física

La ciencia de la física de partículas.observa los bloques de construcción de la materia, los átomos y las partículas que forman gran parte del material en el cosmos. Es una ciencia compleja que requiere mediciones minuciosas de partículas que se mueven a altas velocidades. Esta ciencia obtuvo un gran impulso cuando el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) comenzó a operar en septiembre de 2008. Su nombre suena muy “científico-ficticio” pero la palabra “colisionador” en realidad explica exactamente lo que hace: Casi la velocidad de la luz alrededor de un anillo subterráneo de 27 kilómetros de largo. En el momento adecuado, las vigas se ven obligadas a “colisionar”. Los protones en las vigas se aplastan y, si todo va bien, se crean bits y piezas más pequeñas, llamadas partículas subatómicas, para breves momentos en el tiempo. Sus acciones y existencia quedan registradas. De esa actividad,

LHC y física de partículas

El LHC fue creado para responder algunas preguntas increíblemente importantes en física, profundizando en el origen de la masa, por qué el cosmos está hecho de materia en lugar de su “materia” opuesta llamada antimateria, y lo que la misteriosa “materia” conocida como materia oscura podría ser. También podría proporcionar nuevas pistas importantes sobre las condiciones en el universo muy temprano cuando la gravedad y las fuerzas electromagnéticas se combinaron con las fuerzas débiles y fuertes en una fuerza que lo abarca todo. Eso solo sucedió por un corto tiempo en el universo temprano, y los físicos quieren saber por qué y cómo cambió. 

La ciencia de la física de partículas es esencialmente la búsqueda de  los componentes básicos de la materia . Sabemos acerca de los átomos y las moléculas que forman todo lo que vemos y sentimos. Los átomos en sí están formados por componentes más pequeños: el núcleo y los electrones. El núcleo está compuesto de protones y neutrones. Ese no es el final de la línea, sin embargo. Los neutrones están formados por partículas subatómicas llamadas quarks.

¿Hay partículas más pequeñas? Eso es lo que los aceleradores de partículas están diseñados para descubrir. La forma en que lo hacen es crear condiciones similares a las de un Big Bang, el evento que inició el universo . En ese momento, hace unos 13.7 mil millones de años, el universo estaba hecho solo de partículas. Fueron dispersados ​​libremente a través del cosmos infantil y vagaban constantemente. Estos incluyen mesones, piones, bariones y hadrones (para los cuales se nombra el acelerador).

Los físicos de partículas (las personas que estudian estas partículas) sospechan que la materia está formada por al menos doce tipos de partículas fundamentales. Se dividen en quarks (mencionados anteriormente) y leptones. Hay seis de cada tipo. Eso solo explica algunas de las partículas fundamentales en la naturaleza. El resto se crean en colisiones superenergéticas (ya sea en el Big Bang o en aceleradores como el LHC). Dentro de esas colisiones, los físicos de partículas tienen una idea muy rápida de cómo eran las condiciones en el Big Bang, cuando se crearon por primera vez las partículas fundamentales.

¿Qué es el LHC?

El LHC es el acelerador de partículas más grande del mundo, una hermana mayor de Fermilab en Illinois y otros aceleradores más pequeños. LHC está ubicado cerca de Ginebra, Suiza, construido y operado por la Organización Europea para la Investigación Nuclear, y utilizado por más de 10,000 científicos de todo el mundo. A lo largo de su anillo, físicos y técnicos han instalado imanes súper enfriados extremadamente fuertes que guían y dan forma a los haces de partículas a través de un tubo de haz. Una vez que los haces se mueven lo suficientemente rápido, los imanes especializados los guían a las posiciones correctas donde tienen lugar las colisiones. Los detectores especializados registran las colisiones, las partículas, las temperaturas y otras condiciones en el momento de la colisión, y las acciones de las partículas en la mil millonésima de segundo durante la cual se producen los aplastamientos.

¿Qué ha descubierto el LHC?

Cuando los físicos de partículas planearon y construyeron el LHC, una cosa por la que esperaban encontrar evidencia es el Higgs Boson . Es una partícula que lleva el nombre de Peter Higgs, quien predijo su existencia. En 2012, el consorcio LHC anunció que los experimentos habían revelado la existencia de un bosón que coincidía con los criterios esperados para el Bosón de Higgs. Además de la búsqueda continua de Higgs, los científicos que utilizan el LHC han creado lo que se llama un “plasma de quark-gluón”, que es la materia más densa que se cree que existe fuera de un agujero negro. Otros experimentos con partículas ayudan a los físicos a comprender la supersimetría, que es una simetría del espacio-tiempo que involucra dos tipos relacionados de partículas: bosones y fermiones. Se cree que cada grupo de partículas tiene una partícula superparte asociada en el otro. La comprensión de tal supersimetría les daría a los científicos una mayor comprensión de lo que se llama el “modelo estándar”. Es una teoría que explica qué es el mundo, qué mantiene unida su materia,

El futuro del LHC

Las operaciones en el LHC han incluido dos carreras principales de “observación”. Entre cada una de ellas, el sistema se remodela y actualiza para mejorar su instrumentación y detectores. Las próximas actualizaciones (programadas para 2018 y posteriores) incluirán un aumento de las velocidades de colisión y la posibilidad de aumentar la luminosidad de la máquina. Lo que esto significa es que el LHC podrá ver procesos cada vez más raros y rápidos de aceleración y colisión de partículas. Cuanto más rápido puedan ocurrir las colisiones, más energía se liberará a medida que se involucren partículas cada vez más pequeñas y más difíciles de detectar. Esto les dará a los físicos de partículas una mejor visión de los bloques de construcción de la materia que forman las estrellas, galaxias, planetas y vida.

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