Unidades

Acercándonos al LHC

El Electrón-voltio, unidad de energía con símbolo eV, es utilizada para pequeñas energías.

 1 electron-Voltio

eV se define como la cantidad de energía equivalente a la que gana un electrón libre (o un protón) cuando es acelerado mediante una diferencia de potencial de un voltio en el vacío.

Así, una pila de 1,5 V proporcionaría a cada electrón (o protón) una energía de 1,5 eV. O un TRC de un televisor proporciona a los electrones unha energía de ~ 20 keV.

 

1 eV = 1.602·10-19 Joule

1 MeV = 106 eV

1 GeV = 109 eV

1 TeV = 1012 eV

 

 

Energías en el CERN.....

 

 Linac2   50 MeV

(Linac4  160 MeV)

 

PSB    1.4  GeV

 

PS      25  GeV

 

SPS   450 GeV

 

LHC   7 TeV

 

 

Por tanto, en el LHC cada protón alcanza una energía final máxima de 7 TeV .

Dado que el TRC de un televisor proporciona a los electrones unha energía de ~ 20 keV, harían falta 350 millones de TV "conectados en serie" para conseguir esa energía.

Con un tamaño medio de unos 12 cm en el tramo acelerador de un TRC, tendríamos una longitud de:

0,12 x 350·10 ~ 40·10m (40000 km !).

Por tanto, este "acelerador circular" daría la vuelta a la Tierra sobre la línea del ecuador.

Así que el complejo de aceleradores del CERN finalmente no es tan grande, no?


 

Todavía podemos llevar la comparación aún más lejos. Tomemos como alimentador de voltaje una pila o batería común de 1,5 V.

ELHC / EPila = 4.7×1012.

Así que estamos hablando de casi 5 billones de baterías o pilas. Con un tamaño de cada pila de unos 5 cm ,la longitud total de ese particular montaje sería:

4.7×1012×0,05   2,3·1011 m (230 millones de km!).

Ese acelerador sería mucho más largo que la distancia entre el Sol y la Tierra (150 millones de km). En forma circular describiría un círculo alrededor de la Tierra con un radio 100 veces mayor que el de la órbita de la Luna.

Sólo con estas dos comparaciones que acabamos de hacer ya podemos hacernos una idea del esfuerzo tecnológico que hay detrás de este enorme dispositivo que constituye el mayor experimento de la Historia.


 

Unidades de Masa

Desde la equivalencia entre masa y energía la unidad utilizada es eV/c2 y sus múltiplos MeV/c2o GeV/c2 .

(1 unidad de masa atómica - 1 u = 0,9315 GeV/c2)

Por ejemplo:

masa del electrón = 0,5110 MeV/c2

masa del protón = 0,9383 GeV/c2

masa del neutrón = 0,9396 GeV/c2

Habitualmente se usan las llamadas "unidades naturales" (c=1), escribiendo eV (MeV o GeV) solamente, dando por sentado que quien lee esa unidad sabe cual es realmente la equivalencia. 

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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