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" y "Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants), y actualmente es Profesor Contratado Doctor en ese Depto (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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