Pile-up

Acercándonos al LHC

Al interseccionar los bunches en los puntos de interacción se cruzan centenares de miles de millones de protones, produciéndose muchas colisiones (casi) simultáneas (vértices). A esta situación se le llama "apilado de colisiones" (pile-up).

 

Cada uno de estos vértices primarios dará lugar a varios vértices secundarios y así sucesivamente.

 


Aquellos vértices primarios menos energéticos (generalmente de poco interés) son desechados y se atiende únicamente al vértice primario más energético (que sueñe ser de más interés científico).

El trabajo informático a través de extraordinarios algoritmos de reconstrucción de trayectorias es el encargado de esta selección. En condiciones óptimas (máxima luminosidad) pueden producirse decenas y decenas de colisiones simultáneas (gran número de vértices apilados -pile-up vertices) siendo esto una muestra clara de la enorme dificultade a la que se enfrentan los físicos en el experimento LHC.

Colisión con cuatro vértices primarios observada en ATLAS el 24 de abril de 2010.

 

 


 

Hagamos algunos cálculos:

Pile-up: número medio de colisiones producidas por cruce de bunches

Con N = nº de eventos/s y RBC = Bunch crossing rate :

Pile-up = N /RBC

Calculemos N yRBC :

Como podemos ver aquí:

Nevents/s = Luminosidad x Cross Section (inelástica)

Cross Section (inelástica): σinel = 60 mb (6·10-26 cm2)

Luminosidad (LHC 2022 Run 3): L = 2.5·1034 cm-2·s-

Por tanto, N:

Nevents/sec = 2.5·1034 x 6·10-26

Nevents/sec = 1.5·109

Ahora, RBC:

RBC= [Laps/s] x nbunches

con 11245 Laps/s y nbunches ~ 1300 (Dec 2022)

RBC ~11245 x1300 = 1.5·107

Finalmente:

Pile-up = N /RBC

Pile-up ~ 1.5·109/ 1.5·107

Pile-up ~ 100

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. Estuvo vinculado al Depto de Física de Partículas de la USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), y Profesor Contratado Doctor. Desde 2023 es Profesor Titular de Universidad en ese Departamento (ORCID).

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), hasta su retiro en 2020. Es licenciado en Física y en Química, y Doctor por la Universidad de Santiago (USC).(ORCID).

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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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