K - Z

Acercándonos al LHC

Kaón (K): mesón que cuenta con un quark strange y un quark anti-up (o anti-down), o un quark anti-strange y un quark up o down.

Klystron: Es un tubo de vacío lineal que funciona como amplificador de alta frecuencia de alta ganancia. El klystroms suministra la radio frecuencia que acelera las partículas en el LHC.

LCG: infraestructura de computación, de almacenamiento y de análisis de datos para la comunidad de Física de Altas Energías que utilizan el LHC.

LEP (Large Electron-Positron collider): Colisionador que estuvo funcionando en el CERN hasta 2000.

Leptón: fermión que no participa en interacciones fuertes. Los leptones con carga eléctrica son el electrón, el muón, el tau, y sus antipartículas. Los leptones sin carga eléctrica son los neutrinos.

Libertad asintótica: cuando dos quarks están próximos entre sí, intercambien gluones y crear un muy intenso campo de fuerza color que une a la quarks uno a otro. El campo de fuerza es mayor a medida que los quarks se apartan, creciendo de forma asintótica. Por el contrario, cuando se van acercando disminuye la interacción llegando a "ser" a distancias mínimas.

Linacs: abreviatura para acelerador lineal.

Línea de distribución criogénica (QRL): Sistema utilizado para transportar helio líquido alrededor del LHC a muy baja temperatura. Esto es necesario para mantener las condiciones superconductoras de los imanes que guían el haz de partículas.

Línea de trasferencia (Transfer line): lleva un haz de partículas desde un acelerador a otro utilizando imanes para guiar el haz.

Longitud de Interacción (Interaction length): Se refiere a la distancia media que un hadrón viajará antes de interactuar con un material dado. Un gran número de longitudes de interacción significa que los hadrones serán detenidos o fitrados de forma efectiva por ese material.

Luminosidad: es una medida del número de colisiones que se pueden producir en un detector por unidad de área y de tiempo.  

Luminosidade integrada: es la extensión de la luminosidad a un determinado tiempo. Es un dato característico de un acelerador (colisionador) ya que permite tener unha medida más completa de su rendimiento.

Masa propia (Rest Mass): masa definida por el cociente de la energía de la partícula aislada (libre) en reposo, dividida por el cuadrado de la velocidad de la luz. Cuando los físicos hablan de "masa" siempre si refieren a su "masa propia" (o en reposo).

Materia oscura: materia no visible para nosotros porque no emite radiación que podamos observar. El movimiento de las estrellas alrededor del centro de sus galaxias implica que un 90% de la materia en una galaxia típica es oscura. Los físicos especulan que también hay materia oscura entre las galaxias.

Mecánica Cuántica: leyes de la física que se aplican a escalas muy pequeñas. La característica esencial es que la carga eléctrica, momento lineal, momento angular, y las otras cargas, aparecen en cantidades discretas llamadas cuantos.

MeV (Mega-electron Volts): 106 electron-volts.

Mesón: hadrón compuesto de un número par de quarks. La estructura básica de la mayoría de los mesones es la unión de un quark y un anti-quark.

Minimum-bias processes: Muchos de las interacciones en un colisionador de hadrones ocurren entre quarks y gluones de baja energía y por tanto no generan estados de masa elevada. Los sistemas de disparo y de adquisición de datos de los detectores están optimizados para flitrar estos procesos (mimimun-bias processes) seleccionando estados finales con alto momento transversal.

Modelo Estándar: Teoría de las partículas fundamentales y sus interacciones.

Momento Transversal (PT): En un colisionador de protones, las colisiones viene de la interacción entre los constituyentes de los protones, ejemplo: quarks y gluones, cada uno llevando solo una fracción de la energía total del proton. Muchos de los eventos de interés aparecen cuando la energía es alta; experimentalmente esto resulta en la emisión de partículas con altos valores del momento perpendicular al haz (pT). Altos valores del momento en la dirección paralela al haz no es necesariamente indicación de una colisión de alta energía. 

Monopolos magnéticos: Los monopolos magnéticos son partículas hipotéticas con una única carga magnética, bien un polo norte o un polo sur. Algunas teorías especulativas sugieren que, si existen, los monopolos magnéticos podrían producir la desintegración del protón. Estas teorías también predicen que dichos monopolos serían demasiados pesados como para que se pudieran producir en el LHC. Por otra parte, si los monopolos magnéticos fueran lo suficientemente ligeros como para producirse en el LHC, los rayos cósmicos que golpean la atmósfera de la Tierra los hubieran producido ya, y la Tierra los habría parado y atrapado. El hecho de que la Tierra y otros cuerpos celestes sigan existiendo elimina la posibilidad de que los peligrosos monopolos magnéticos que se comerían a los protones fueran lo suficientemente ligeros como para producirlos en el LHC.

Muón: segundo tipo (sabor) de lepton cargado (en orden de masa creciente), con carga eléctrica -1.

Neutralino: hipotética partícula supersimétrica neutra. Las supercompañeras del fotón, boson Z y bosón de Higgs realmente están mezcladas juntas y reciben el nombre de neutralinos.

Neutrino: leptón sin carga eléctrica. Los neutrinos participan solamente en interaccións débiles y gravitacionales, y son por tanto muy difíciles de detectar. Hay tres tipos de neutrinos (asociados sendos a un tipo de leptón) y con una masa muy pequeña.

Neutrino oscilaciones: si los neutrinos tienen masa es posible que se transformen de un sabor a otro sabor y vuelta atrás. Este proceso es conocido como oscilaciones de los neutrinos. Si esa oscilación implica convertirse en un tipo de neutrino de más difícil detección parecería que esos neutrinos han desaparecido. Esta es una posible explicación del conocido problema de los neutrinos solares (se detectan un tercio de los que deberían llegar desde el Sol).

Neutrón (n): barión con carga eléctrica cero; es un fermión con una estructura básica de dos quarks down y otro up (ligados por gluóns).

Partícula Fundamental: partícula sin subestructura interna. En el Modelo Estándar los quarks, leptóns, fotón, gluóns, bosón W y Z son fundamentales. El resto de los objetos estan hechos de estos.

Partícula Subatómica: partícula que es pequeña comparada con el tamaño del átomo.

Partícula Virtual: una partícula que existe solamente en un instante extremadamente breve en un proceso intermediario. El principio de incertidumbre de Heisenberg permite esta violación evidente de la conservación de la energía. Sin embargo, la medida de la energía antes y después de un suceso está conservada.

Partón: los constituyentes de los protones y neutrones son quarks, gluóns y anti-quarks. Todos ellos son colectivamente conocidos como partones.

Pión: el mesón de menor masa y que puede tener carga eléctrica +1, -1, o 0.

Plasma de quark-gluón (QGP): Una "mezcla" de las partículas más básicas de la naturaleza, libre de su estado confinado como ocurre dentro de los hadrones. Se cree que pudo haber existido algunas milionésimas de según después del Big Bang, antes de que la materia enfriase y comenzase a organizarse en hadrones y átomos.

Positrón (e+): la antipartícula del electrón.

Principio de Exclusión de Pauli: los fermións obedecen este principio, que implica que no pueden existir dos fermións en el mismo estado al mismo tiempo.

Principio de Incertidumbre: principio cuántico, formulado por Heisenberg, que indica que no es posible conocer exacta y simultáneamente los valores de parejas de variables complementarias como el momento y la posición, o la energía y el tiempo.

Protón (p): el hadrón más común, un barión con carga eléctrica +1 igual y contrario a la del electrón. Los protones tienen una estructura básica de dos quarks up y un quark down (ligados por gluones).

PSB (Proton Synchrotron Booster): Acelerador Sincrotrón de Protones perteneciente al complejo acelerador del CERN del que salen los protones con una energía de 1.4 GeV. Tanto las características transversales como longitudinales de los paquetes de partículas quedan establecidas en el PS Booster.

Pseudorapidez: Coordenada espacial que describe la desviación de una partícula respecto al eje del haz. Está relacionada con el ángulo polar de la trayectoria. Se define ɳ=–ln[tan( θ/2)]; donde θ es el ángulo entre el momento lineal, P, y el eje del haz. En la física de los colisionadores de hadrones, se prefiere la pseudorapidez en vez del do ángulo polar porque en buena medida la producción de partículas es constante como función de la pseudorapidez.

Punto Lambda: Temperatura (2.17 K) a la cual el helio líquido realiza la transición a estado superfluido.

Quantum Chromodynamics (QCD): teoría cuántica de la interacción fuerte. Describe el intercambio de gluones entre quarks.

Rayos Cósmicos: Partículas que provienen del espacio exterior y que están continuamente colisionando con la atmósfera terrestre. Fundamentalmente son protones, con algunos núcleos, electrones, y  fotones. Su interacción con la atmósfera produce una variedade de partículas entre las que se encuentran piones, muones y neutrinos.

Quark (q): Un fermión fundamental que "siente" la interacción fuerte. Los quarks tienen carga eléctrica de +2/3 (up, charme y top) o -1/3 (down, estrange, bottom) en unidades donde 1 es la carga del protón.

Quench: es una transición resistiva, por ejemplo cuando un imán pasa del estado de superconductividad al del resistividad. Ocurre cuando la temperatura, o la corriente o el campo críticos, se separan más de lo tolerado de sus valores nominales. También puede ocurrir en caso de pérdidas en el haz de partículas.

Relativista: describe cualquer objeto que viaje a casi la velocidad de la luz, obedeciendo las leyes especiales de la Relatividad de Einstein.

Sabor (flavour): nombre usado para los diversos tipos de quarks (up, down, strange, charme, bottom, top) y para los diversos tipos de leptones (electrón, muón, tau). Para cada sabor de leptón hay un sabor correspondiente de neutrino. Es decir el sabor es el número cuántico que distingue los diversos tipos de quark/leptón. Cada sabor de quark y de leptón tiene una masa diferente. Para los neutrinos aún no si sabe que masa tienen.

Sección eficaz: es una medida da probabilidad de que un determinado proceso ocurra en una colisión. La idea es que a más sección eficaz más fácil es la colisión y mayor es la probabilidad de que el suceso ocurra. Se mide en barns, 10-28 m2. Un barn es no obstante una unidad muy grande de sección eficaz para los sucesos da Fïsica de Partículas actual, y por eso se utilízan submúltiplos como el picobarn (10-12 b), femtobarn (10-15 b) o attobarn (10-18 b).

Sextupolo: Imán con seis polos, usado para deteminadas correcciones sobre el haz de partículas. En el LHC, octupolos y decapolos son también utilizados para este propósito.

Sigma: es un parámetro que describe cuanto un conjunto de datos experimentales se desvían de lo esperado. Cuando los científicos buscan nueva física comparan lo que observan con lo que la teoría predice. Si un experimento ve algo que no coincide con la teoría puede que sea evidencia de algo nuevo o simplemente una fluctuación estadística en los datos. El parámetro sigma permite estudiar en términos de probabilidad esta situación. Tres sigmas corresponden a una probabilidad en 740 de una rareza estadística, con cuatro sigmas hablamos de  1 en 32000, y cuando tenemos cinco sigmas estamos en 1 en 3.5 milliones. En Física de Partículas, 3 sigmas significan una evidencia, cuatro sigmas que estamos cerca de algo nuevo, y cinco sigmas es la confirmación del descubrimiento.

Sincrotrón: tipo de acelerador circular en las que las partículas viajan en paquetes sincronizadamente en un perímetro de radio fijo.

Spin: momento angular intrínseco de una partícula subatómica.

Squark: una hipotética compañera de spin cero del quark.

Strange quark (s): El tercero sabor de quark (en orden de masa creciente), con carga eléctrica -1/3.

Strangelets: Strangelet es el término con el que se denomina a un hipotético trozo microscópico de “materia extraña” que contiene el mismo número de partículas, quarks, de tipo up, down y strange. De acuerdo con los estudios teóricos más recientes los strangelets se transformarían en materia ordinaria en una milésima parte de un millonésima parte de un segundo. Pero ¿podrían los strangelets fusionarse con la materia ordinaria y cambiarla por “materia extraña”?. La primera vez que se planteó esta cuestión fue en el año 2000 cuando comenzó a funcionar el Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC) en Estados Unidos. Un estudio de esa época demostró que no existían razones para preocuparse, y el acelerador RHIC ha funcionado durante ocho años buscando strangelets sin haberlos encontrado. Durante algunos periodos el LHC funcionará con haces de núcleos pesados, como el RHIC pero a una energía mayor, lo que hace todavía menos probable que pudieran formarse strangelets. La producción de strangelets en el LHC es menos probable que el RHIC, y la experiencia en este acelerador ha validado el argumento de que no se pueden producir strangelets.

Suceso (evento): acontecimiento que ocurre cuando chocan dos partículas o una sola partícula decaen. Las teorías de partículas predicen las probabilidades de los varios acontecimientos posibles que pueden ocurrir cuando muchas colisiones similares o decaimientos son estudiados. No pueden predecir el resultado para un sólo acontecimiento.

Superconductividad: Propiedad de algunos materiales, habitualmente a muy baja temperatura, que les permite transportar la corriente eléctrica sin resistencia. Si se genera una corriente eléctrica en un superconductor, se mantendrá fluyendo indefinidamente, mientras se mantenga a temperatura suficientemente baja.

Supercuerdas: cuando la Supersimetría se establece en términos de teoría de cuerdas, se convierte en una teoría de supercuerdas. Los constituyentes fundamentales de esta teoría son conocidos como supercuerdas.

Superfluidez: Fase de la materia caraterizada por la completa ausencia de resistencia a fluir.

Superpartícula (Supercompañera): la Supersimetría predice la existencia de supercompañeras de las partículas del Modelo Estándar. Este nuevo tipo de partículas estarían relacionadas con una nueva dimensión cuántica.

Supersimetría (SUSY): es una propiedad postulada para el universo. Es una de las mejor motivadas extensiones del Modelo Estándar de partículas. La Supersimetría requiere que cada tipo de partícula tenga una partículas supersimétrica asociada de mucha mayor masa.

Tau: el tercero tipo (sabor) de los leptóns cargados (en orden de masa creciente), con carga eléctrica -1.

TeV: 1 trillón de electron-voltios (1012 eV), equivalente a 1.6·10-7 J.

Teorema Noether: debida a la matemática Emmy Noether (1918) que afirma que si una transformación guarda un tipo determinado de simetría lleva asociado el cumplimiento de una determinada ley de conservación.

Teoría de cuerdas: acercamiento matemático incompleto de la física teórica que entiende las partículas como objetos dimensionales llamados cuerdas, más que como objetos cero-dimensionales (puntuales) como se entienden en el Modelo Estándar de partículas. Substituyendo las partículas puntuales por cuerdas, parece abrirse paso una teoría cuántica de la gravedad, lo que podría permitir una unificación total de todas las interacciones.

Teoría General de la Relatividad: Einstein generalizó su Teoría Especial de la Relatividad para incluir la gravedad, llegando a lo que se conoce como Teoría General de la Relatividad. Presenta sin embargo graves problemas para ser unificada con la Mecánica Cuántica. Las Teorías de Cuerdas son actualmente las que se espera que permitan obtener una Teoría Cuántica de la Gravedad.

Teoría Inflacionaria: propone que después de la Gran Explosión inicial tuvieron lugar unos procesos en los que una sola fuerza unificada de la naturaleza se dividió en las cuatro fuerzas fundamentales que existen hoy.

Top quark (t): el sexto tipo (sabor) de quark (en orden de masa creciente, con carga eléctrica +2/3. Su masa es mucho mayor que cualquera otro quark o leptón.

Track: registro de la trayectoria de una partícula que atraviesa un detector.

Tracking: reconstrucción de la trayectoria dejada por el paso de una partícula a través de él detector.

Tranformación de paridad (también llamada inversión de la paridad): es el cambio simultáneo de las coordenadas espaciales.

Trigger system: lleva a cabo el proceso de selección en varias etapas. En los detectores del LHC, a decisión de mantener los datos de un evento se toma en menos de 2 microsegundos después de que el suceso haya ocurrido. De los 40 millones de cruces de "bunches" por segundo, menos de 100000 pasan el primer nivel de decisión.

T-simetría: es la simetría de las leyes físicas bajo la inversión del tiempo. Aunque en contextos reducidos puede encontrarse esta simetría, el universo en sí mismo no la verifica. Esto es debido al principio de incertidumbre (en las escalas cuánticas) y la entropía termodinámica (a escalas más grandes).

Up Quark (u): el sabor de quark con menos masa, y con carga eléctrica +2/3.

Vertex Detectorun detector situado muy cerca del punto de colisión. Permite que las traxectorias de las partículas procedentes del decaimiento de una partícula de vida muy corta producida en esa colisión pueda ser reconstruida con mucha precisión. Por tanto, el `vertex' point es diferente del punto de colisión.

W (bosón): partícula portadora de la interaccións débil. Está implicada en todos los procesos débiles en los que la carga eléctrica cambia.

WLCG (Worldwide LHC Computing Grid: Infraestructura para el almacenamento de datos y análisis para toda la comunidad de científicos de Física de Alta Energía.

Z (bosón): partícula portadora de las interacciones débiles. Está implicada en todos los procesos débiles que no cambien el sabor. 

 


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AUTORES


Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) por la Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics en el CERN, desde enero de 2013 a diciembre de 2015. Actualmente está en el Depto de Física de Partículas de la USC  ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants).

Ramon Cid Manzano, profesor de Fïsica y Química en el IES de SAR (Santiago - España), y Profesor Asociado en el Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentales de la Facultad de Educación de la Universidad de Santiago (España). Es licenciado en Física y en Química, y Doctor por la Universidad de Santiago (USC).

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Toda la Bibliografía que ha sido consultada para esta Sección está indicada en la Sección de Referencias


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO (ESPAÑA) |

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