Achegándonos ao LHC
Mídese en “barn” – 1 b = 10-24 cm2
O número de sucesos por segundo ( Nev) para un determinado resultado ven dado por:
Nevento/sec = Luminosidade · SecciónEficazevento
Xa que logo, é doado entender a importancia da Luminosidade nun acelerador como magnitude determinante á hora de considerar que un determinado suceso poida ser detectado.
A sección total eficaz de cruce protón-protón a 7 TeV é aproximadamente de 110 mbarns. Esta sección total pode ser distribuída na seguinte forma:
• colisión inelástica = 60 mbarn
• difracción = 10 mbarn
• colisión elástica = 40 mbarn
Os eventos debidos a fenómenos difractivos o a colisións elásticas non son "vistos" polos detectores, sendo só as colisións inelásticas as que xeran partículas a ángulos suficientes respecto ao eixe do feixe.
Número de eventos producidos por colisións inelásticas L ~ 1034:
Nevents/sec = L·σ evento
1034 x [(60x10-3)x10-24]= 600 millóns/s
Con arredor de 30 millóns de cruces/s:
600/30 ⇒ 20 eventos inelásticos por cruce.
|
Vexamos outro exemplo:
A sección eficaz para o evento no que aparecería un Bosón de Higgs de 125 GeV e masa, é 103 fb (femto-barn)via qq ⇒ Zh (ver gráfica abaixo). Así que , σ = (103·10-15)·10-24cm2 ⇒ σ = 10-36 cm2 Nevents/sec = L·σ evento Nevents/sec =(1034)·(10-36) Nevents/sec = 10-2 |
 |
Polo tanto, en el LHC hai 10-2 eventos por segundo que xerarán un Bosón de Higgs con tal masa.
Para entendelo mellor, imos calcular o inverso desa cantidade:
t = 1/(10-2) = 100 s
Daquela, cada 100 segundos unha partícula de Higgs desa masa debería aparecer no detector. Polo tanto, en 10 horas dun día de funcionamento serían unos 360 bosóns de Higgs os que poderían ser detectados.
A seguinte figura mostra a sección eficaz de producción de bosóns Higgs no LHC, segundo diferentes vías en función da masa.
(Tomado de Flip Tanedo, An Idiosyncratic Introduction to the Higgs)
Estudemos agora un terceiro caso.
LHCb é o experimento adicado á física do quark b no LHC. O seu principal obxectivo é buscar evidencias indirectas dunha nova física en relación coa violación CP e raros decaementos de hadróns que conteñen quarks b e c.
Comparado a outros aceleradores existentes en operación, o LHC é de lonxe a maior fonte de B mesóns, debido a alta sección eficaz para a produción de pares bƃ (σ ~ 500 μb a 14 TeV) e a alta luminosidade (2·1032 cm-2 s-1, por término medio).
Calculemos o número de eventos (bƃ pares):
Nevent/s = σ x L ⇒ Nevent/s = (500·10-6·10-24)x(2·1032)
Nevent/s = 105 bƃ pares/s
Un ano normal de traballo para este detector supón unhas ~280 hours (~107 s)
Entón,
(105 bƃ pairs/s)x(107 s/ano) =1012 bƃ pares/ano
|
AUTORES Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) pola Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembroe de 2015. Estivo vencellado ao Depto de Física de Partículas da USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), e Profesor Contratado Doutor. Desde 2023 é Profesor Titular de Universidade nese Departamento (ORCID). Ramon Cid Manzano, foi catedrático de Fïsica e Química no IES de SAR (Santiago - España), e Profesor Asociado no Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentais da Facultade de Educación da Universidad de Santiago (España), ata o seu retiro en 2020. É licenciado en Física, licenciado en Química, e Doutor pola Universidad de Santiago (USC).(ORCID). |
CERN CERN Experimental Physics Department CERN and the Environment |
LHC |
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 |
