Experimento histórico en el CERN: ¡Estas dos sustancias colisionan por primera vez! ¿Pero por qué?

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN , el acelerador de partículas más grande y potente del mundo, ha logrado otro hito. Por primera vez en la historia, se colisionaron protones e iones de oxígeno, iniciando un nuevo proceso experimental. Esta serie de experimentos no se limitará a las colisiones protón-oxígeno; en los próximos días también se realizarán colisiones oxígeno-oxígeno y neón-neón.

El Gran Colisionador de Hadrones, ubicado cerca de Ginebra, Suiza, es la única máquina en la Tierra capaz de acelerar partículas a velocidades cercanas a la de la luz y hacerlas colisionar de forma controlada. Esta serie especial de experimentos, que comenzó el 29 de junio y continuará hasta el 9 de julio, ocupa un lugar crucial en el programa de trabajo del Gran Colisionador de Hadrones.

El programa incluirá dos días de colisiones protón-oxígeno, dos días de colisiones oxígeno-oxígeno y un día de colisiones neón-neón. Entre cada etapa, se realizarán ajustes especiales para reestructurar el sistema.

BUSCANDO INFORMACIÓN SOBRE LOS PRIMEROS MOMENTOS DEL UNIVERSO

El objetivo principal de estos experimentos es comprender mejor los componentes fundamentales del universo y las propiedades de la materia exótica, comoel plasma de quarks y gluones, que se cree que se formó apenas microsegundos después del Big Bang. También examinarán cuestiones fundamentales de la física, como la naturaleza de los rayos cósmicos y la interacción nuclear fuerte.

El proyecto lleva muchos años en desarrollo. Los estudios se remontan a los análisis de viabilidad realizados en 2019. Se han personalizado numerosos sistemas en las instalaciones para la producción y aceleración de iones de oxígeno y neón.

LA PARTE MÁS DESAFIANTE: LA CHOQUE DE PROTONES Y OXÍGENO

La colisión de protones e iones de oxígeno es la parte técnicamente más compleja, afirma Roderik Bruce, experto del CERN. Dado que ambas partículas tienen diferentes relaciones carga-masa, el campo electromagnético las afecta de forma distinta. Por lo tanto, se requieren ajustes milimétricos de velocidad y frecuencia para alcanzar el punto de colisión adecuado.

Estas colisiones tienen lugar en las cuatro estaciones experimentales principales del Gran Colisionador de Hadrones: ALICE, ATLAS, CMS y LHCb. Pero no son las únicas; el experimento LHCf, centrado en el estudio de los rayos cósmicos, también participa activamente en este proceso. El LHCf detectará partículas de pequeño ángulo producidas en colisiones protón-oxígeno con un detector ubicado especialmente a 140 metros del punto de colisión de ATLAS.

Esta serie de experimentos es fundamental no solo para los datos físicos, sino también para probar la infraestructura técnica del LHC. En particular, se probaráncolimadores de cristal de nuevo desarrollo para la gestión de haces de iones. Esta tecnología permite dirigir las partículas que se dispersan fuera del haz de iones de forma más eficiente y aumenta la seguridad del haz.