Achegándonos ao LHC
LHC é o máis potente dos aceleradores de partículas do mundo e está ubicado no CERN sobre a fronteira franco-suiza. Utiliza parte da estrutura do anterior acelerador LEP, cunha circunferencia de 27 km e situado a unha profundidade media duns 100 m baixo terra.
Para ter unha impresión do seu tamaño podes ir ao seguinte sitio web que che permite mover ou fixar o seu perímetro sobre calquera zona da xeografía terrestre.
Unha vez neste sitio web pódese engadir outros (futuros) colisores, ou concretar un lugar específico onde visualizalos. Por exempo, aquí temos o LHC e o SPS ubicados en Santiago de Compostela. Na sección FÍSICA NO LHC presentamos os principais parámetros do LHC. Aquí, introducimos en breve algúns deles.
|
L A R G E (Gran) : O tamaño dun acelerador está relacionado coa máxima enerxía obtible. No caso dun colisor circular esa enerxía é función do radio da máquina e da intensidade do campo magnético dipolar que "dirixe" as partículas nas súas órbitas. O LHC utiliza algúns dos máis potentes dipolos magnéticos e cavidades de radiofrecuencia que existen. |
![]() |
As dimensións do túnel, imáns, cavidades e outros elementos importantes da máquina, representan os principais condicionamentos que determinan o deseño do acelerador para lograr unha enerxía de 7 TeV por protón. Hai oito ascensores para baixar ao túnel, e aínda que se trata dunha viaxe cunha soa parada leva un minuto completo realizar o descenso (ou ascenso). Para se mover entre os oito puntos de acceso os científicos e técnicos usan bicicletas, ás veces para percorrer varios quilómetros. O LHC é automáticamente operado desde a sala de control central, e unha vez está en marcha soamente enxeñeiros e técnicos teñen acceso ao túnel para labores de mantemento.
H A D R O N (Hadrón): No LHC aceléranse dous feixes de partículas do mesmo tipo, sexan protóns ou ións de Pb, que pertencen á familia dos hadróns. Un hadrón, é unha partícula composta de quarks e que "sinte" a interacción forte. Exemplos familiares de hadróns son os protóns e os neutróns. Hai dous tipos de hadróns: os barions (formados por tres quarks, como os protóns e neutróns) e os mesóns (formados por un quark e un antiquark, como so pións e os mesóns B). |
![]() |
C O L L I D E R (Colisor): Un colisor (máquina onde feixes de partículas coliden circulando en sentidos contrarios) ten unha gran vantaxe sobre aceleradores onde os feixes coliden cun branco estacionario. Cando dos feixes colisionan, a enerxía de colisión é a suma das enerxías dos dous feixes: (√s = 2·E) --> E =2·Ebeam (máis información aquí... ) No LHC a enerxía total de colisión de deseño é:
E =14 TeV |
![]() |
Como xa se ten dito, o LHC foi instalado nun túnel xa existente onde estivo funcionando o anterior gran colisor, LEP. Este túnel ten un diámetro de 3.0 m. Tomando a aproximación de que a súas dimensións son semellantes ao dun túnel recto do mesmo diámetro.
Calculemos o seu volume:
V = π·r2 ·L ⇒ V = π·1,52·27000 ⇒ V = 191000 m3
A masa de rocha excavada para formar o túnel, tomando 5000 kg/m3 de densidade media.
M= d·V ⇒ M = 5000·191000 ⇒ M = 10 6 toneladas
76 piscinas olímpicas poderían ser enchidas con esa rocha extraída.
Nos tubos polos que os feixes viaxan precísase un alto baleiro. A presión no interior é nalgúns sectores do orde dunha cen billonésima de atmosfera (10-9 Pa). Os protóns van "empaquetados" en grupos (bunches) de 7,48 cm de lonxitude e cunha secciónde 1 mm2 cando están lonxe das zonas de interacción, e de 16 x16 μm nas zonas de interacción (detectores). Con esta sección poderase alcanzar un número de colisións de: 1034 por cm2 e segundo (luminosidade). |
Os paquetes (bunches) de protóns distan entre sí 7,5 m. Considerando que se moven á velocidade da luz, podemos calcular outro importante parámetro:
tempo entre bunches = 7,5/3·108
Bunch spacing = 2,5·10-8 s
Bunch spacing = 25 ns
Por outra parte, cunha circunferencia de 27 km debería haber: 26659 / 7,5 ~ 3550 bunches. |
O número efectivo de "bunches" é de 2808.
Como hai uns 11245 cruces por segundo, de cada paqueteteremos:
11245 x 2808 ~ 32 millóns de cruces/s , que é o chamado "average crossing rate "
E cunha media de 20 colisións por cruce, teremos que o número de colisións por segundo é
20 x 32 millóns de cruces/s ~ 600 millóns colisión/s
Se considerasemos os 3550 bunches teóricos: 11245 x 3550 ~ 40 millóns de cruces ⇒ 40 MHz
Discusión máis completa aquí...
AUTORES Xabier Cid Vidal, Doutor en Física de Partículas (experimental) pola USC. Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembro de 2015. Actualmente está no Depto de Física de Partículas da USC ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants). Ramon Cid Manzano, profesor de Física e Química no IES de SAR de Santiago de Compostela, e Profesor Asociado no Departamento de Didáctica das Ciencias Experimentais da USC. É licenciado en Física e en Química, e é Doutor pola Universidade de Santiago (USC). |
CERN CERN and the Environment |
LHC Detector MoEDAL |
NOTA IMPORTANTE
Toda a Bibliografía que foi consultada para esta Sección está indicada na Sección de Referencias
© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es | SANTIAGO |