Podemos simplificar el proceso así:

H₂ + e^-  →  H₂⁺ + 2e^-

H₂^+ ₊ e^-  →  H⁺ + H + e^-

H _⁺ e^-  →  H⁺ + 2e^-

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 H₂   →   2 H⁺ + 2e^-

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 Para cada haz del LHC, necesitamos:

2808 bunches x 1.15·10¹¹ = 3·10¹⁴  protones por haz

o el doble,  6·10¹⁴  protones para los dos haces   (1)

(Utilizamos como valor para el número de protones por bunch el inicialmente planeado para el LHC. Con las sucesivas mejoras y actualizaciones en las Largas Paradas (LS), este valor va aumentando en cada nuevo Run)

Un solo centímetro cúbico de gas hidrógeno a temperatura ambiente contiene

con  P = 10⁵ Pa   ,,   V = 10^-6 m³   ,,   T=293 K

 usando   P·V = n·R·T  -   

n = 4·10^-5 moles    ,,    N = 4·10^-5 x 6·10²³ = 2.4·10¹⁹ moléculas  

Por tanto,  5·10¹⁹ átomos of hidrógeno      (2)

Teniendo en cuenta (1) y (2), el LHC puede ser rellenado unas 100000 veces con solo un  centímero cúbico de gas – y solo se precisa rellenarlo dos veces al día!

Los protones salen del Duoplasmatrón por una apertura de ~ 1 mm² y ya poseen una velocidad del 1,4% de la velocidad de la luz, i.e., ~ 4000 km/s

 

 

Son enviados al cuadrupolo de RF -QRF- de 750 kV donde son focalizados y acelerados para entrar a continuación en el acelerador lineal (LINAC2) que los acelera hasta los 50 MeV.

 

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Una pequena botella de uso industrial de hidrógeno contiene unos 5 kg de este gas. Entonce la cantidad de moléculas es:

n =  5000/2 = 2500 moles

2500  x 6·10²³ = 1.5·10²⁷ moléculas

N = 2 x 1.5·10²⁷ = 3·10²⁷ átomos

Teniendo en cuenta que el proceso de ionización genera un 70% de protons, tenemos:

  0,7 x 3·10²⁷ = 2.1 ·10²⁷átomos

Considerando (1), esta botella podrá ser utilizada:

2.1·10²⁷ / 6  ·10¹⁴= 3.5·10¹²  veces

Dado que el LHC es llenado cada diez horas, nuestra botella podrá durar:

10 x 3.5·10¹²  = 3.5·10¹³ horas

Es decir, unos 4 ·10⁹ años

Con toda seguridad el gas hidrógeno escapará de la botella más ràpido.

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Como ya se indicó al comienzo de esta página, una nueva fuente (proporcionando en este caso H^-) está ya en operación en el nuevo acelerador lineal, Linac4, que fue inaugurado en 2017.

 

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Como ejemplo de operación, indicamos que 1.34 x 10²⁰ protóns fueron entregados al complejo acelerador en 2016. Esto puede parecer un enorme número, pero en realidad corresponde a una minúscula cantidad de materia, aproximadamente el número de protones de un grano de arena. De hecho, los protones son tan pequenos que esa cantidad es suficiente para abastacer a los experimentos. El LHC usa solo una muy pequeña parte de esa cantidad, menos del 0.1%, como se muestra en el siguiente diagrama: