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Acercándonos al LHC

 


 "Si hay una cosa que hacer es comprometerse con la educación".

George Charpak (Premio Nobel en Física en 1992).


El Large Hadron Collider (Gran Colisionador de Hadrones) es el acelerador de partículas más poderoso del mundo. El LHC (situado en el noroeste de la ciudad suiza de Ginebra, sobre la frontera Franco–Suiza) genera la mayor cantidad de información nunca antes producida en anterior experimento. Su objetivo es revelar alguno de los secretos fundamentales de la naturaleza que quedan por descubrir.

A pesar de la enorme cantidad de datos que podemos encontrar sobre este acelerador y sus experimentos, no es sencillo para los no especialistas conocer de donde proceden esos datos y su significado. 

Basicamente, el propósito de este sitio web es esencialmente divulgativo, ayudando a introducir este experimento al público en general, y al alumnado y profesorado de enseñanza secundaria en particular. Una buena cantidad de cálculos son presentados para ser llevados a clase de secundaria, estimulando la curiosidad de los estudiantes, ayudándoles así a comprender mejor algunos conceptos de Física. Se pretende que sean un ejemplo de la relación entre las "frías" ecuaciones de la Física y el excitante mundo de la investigación científica.


En 2012 los protóns estuvieron girando con una energía de 4 TeV. En 2013, después de un tiempo con colisiones con núcleos de Pb, entró en parada técnica de alrededor de 20 meses, para reiniciar a principios de 2015 las colisiones con una energía record de 6,5 TeV por protón. La máxima energía de diseño de 7 TeV por protón será probablemente alcanzada en la tercera fase experimental, RUN 3, después de la Larga Parada (LS2) de 2019-2020.

En cualquier caso, uno de sus principales objetivos, encontrar el bosón de Higgs, fue ya alcanzado en este fase inicial de su largo tiempo de funcionamiento.

El Premio Nobel de Física 2013 fue concedido a François Englert y Peter W. Higgs "por el descubrimento teórico de los mecanismo que contribuyen a nuestra comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que ha sido recientemente confirmado a partir del hallazgo de la partícula fundamental asociada, en los experimentos ATLAS CMS del Large Hadron Collider del CERN."

ATLAS CMS anunciaron el descubrimiento de esa partícula el  4 de Julio de 2012. Este resultado fue reconfirmado posteriormente en 2013.

Candidato Higgs desintegrándose en cuatro muones registrado por ATLAS en 2012 (Imagen: ATLAS/CERN).


Otro importante logro procede de LHCb Collaboration, Marzo 2021, apuntando a una potencial Violación del "sabor" universal Leptón.

La interacción débil, tal como se describe en el Modelo Estándar (SM), actúa de forma simétrica para todos los leptones. Esto quiere decir que decaimientos que impliquen por ejemplo muones o electrones deben presentar iguales probabilidades (con pequeñas correcciones debidas a las diferentes masas de esos leptones). Un ejemplo de tales decaimientos son B+→ (K+μ+μ-) y B+→ (K+e+e-), en los que un mesón B decae en un par de leptones, acompañados por un mesón K. Siguiendo el Modelo Estándar, si se mide la probabilidad de ambos procesos deberíamos obtener teóricamente una relación (RK) de esas probabilidades muy cercanas a 1. Sin embargo, LHCb ha encontrado (según se ha reportado en marzo de 2021) un valor de 0.846+0.044-0.041  (por tanto, 0.80<RK<0.89). Esto quiere decir que el proceso de decaimiento a electrones es ligeramente más probable que a muones. El resultado implica una desviación con respecto al SM con una significancia estadística de ~3 desviación estándar, lo que no es suficiente para presentarlo como un "descubrimiento", pero proporciona "evidencias" de que el SM podría ser erróneo cuando describe el comportamiento de los leptones en la naturaleza.

En la siguiente imagen podemos observar los valores que se han venido obteniendo para RK medidos por LHCb y otros experimentos (BaBar y Belle). Lo esperado según el SM se muestra con la linea vertical discontinua.

http://lhcb-public.web.cern.ch/Images2021/RK2021.png

Más información:

https://lhcb-public.web.cern.ch/Welcome.html#RK2021

https://lhcb-public.web.cern.ch/Welcome.html#BsMuMU2021


Other important achievements: 

6 Julio 2017en la EPS Conference on High Energy Physics en Venecia, el LHCb experiment comunica la observación de Ξcc++(Xicc++), una nueva partícula que contiene dos quarks charm y un quark up. Durante muchos años los físicos han estado detrás de su descubrimiento, quedando ahora completamente detectada. Su masa es de 3621 MeV.

12 Octubre 2017, durante ocho horas, el LHC estuvo acelerando y colisionando núcleos de Xenon, permitiendo a los detectores ATLAS, ALICE, CMS and LHCb, registrar colisiones de xenon por primeira vez.

En la 53ª Anual Rencontres de Moriond celebrada entre el 10 y el 24 Marzo de 2018 en La Thuile en el Valle de Aosta Valley (Italia), ATLAS y CMS presentaron un conjunto de nuevas medidas de las propiedades de boson escalar asociado con el Brout-Englert-Higgs field. Estos resultados proceden del examen de los datos de las colisiones protón-protón a una energía de 13 TeV durante los años 2015 y 2016. Estos datos tomados en ATLAS e CMS provienen de alrededor de dos millones de bosones de Higgs, de los cuales alrededor de 10000 fueron fácilmente accesibles desde los detectores.

25 Julio 2018, por primera vez os operadores do LHC inyectaron "atomos" formados por un núcleo de Pb y un electrón. Se trata del primer paso de comprobación de una nueva idea llamada Factoría Gamma, dentro del proyecto "CERN’s Physics Beyond Colliders".

En Marzo de 2019 (Rencontres de Moriond), la colaboración LHCb presentó sus resultados sobre la “Violación CP” encontrada en el mesón D0 (este mesón está formado por un quark c y un antiquark u). Para observar este fenómenos los investigadores de esta colaboración han utilizado los datos producidos en el detector LHCb desde 2011 a 2018. La violación CP es una característica esencial del universo para comprender la asimetría materia-antimateria existente. Hasta ahora, este fenómeno solo se había encontrado en partículas que estuvieran formadas por quarks strange (s) o bottom (b).



... y para saber sobre lo que se está preparando para el futuro ver más allá del LHC y también The Future Circular Collider




CERN Council nombra a Fabiola Gianotti para su segundo mandato como Directora General del CERN (Nov 2019)

En su Sesión 195 el CERN Council nombró a Fabiola Gianotti, como Directora General de la Organización para un segundo mandato. Este nuevo nombramiento va del 1 de enero de 2021 a diciembre de 2025. Esta es la primera vez en la historia del CERN que la Dirección General ha sido prorrogada para un segundo mandato completo.



NOTAS IMPORTANTES

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

Los cálculos que aparecen en este sitio web están adaptados al nivel de secundaria, y en la mayoría de los casos, aunque puedan resultar útiles, son simples aproximaciones a los resultados correctos.

Además de las diferentes Secciones de este sitio, creemos de interés visitar otros sitios web para tener una idea más general de la Física de Partículas. Por ejemploLa aventura de las Partículas, u otros sitios que se indican en la sección Educación.

Un Glosario con término de Física de Partículas, en orde alfabético, está incluído en la última sección. 


 

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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NOTA IMPORTANTE

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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