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, catedrático 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, Licenciado 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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