Acercándonos al LHC
"Si hay una cosa que hacer es comprometerse con la educación". George Charpak (Premio Nobel en Física en 1992). |
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El CERN celebra 70 años de descubrimientos científicos e innovación.
El Large Hadron Collider (Gran Colisionador de Hadrones) es el acelerador de partículas más poderoso del mundo. El LHC (situado en el noroeste de la ciudad suiza de Ginebra, sobre la frontera Franco–Suiza) genera la mayor cantidad de información nunca antes producida en anterior experimento. Su objetivo es revelar alguno de los secretos fundamentales de la naturaleza que quedan por descubrir.
A pesar de la enorme cantidad de datos que podemos encontrar sobre este acelerador y sus experimentos, no es sencillo para los no especialistas conocer de donde proceden esos datos y su significado.
Basicamente, el propósito de este sitio web es esencialmente divulgativo, ayudando a introducir este experimento al público en general, y al alumnado y profesorado de enseñanza secundaria, en particular, y, en menor medida, para el nivel de educación primaria. Una buena cantidad de cálculos son presentados para ser llevados a clase de secundaria, estimulando la curiosidad de los estudiantes, ayudándoles así a comprender mejor algunos conceptos de Física. Se pretende que sean un ejemplo de la relación entre las "frías" ecuaciones de la Física y el excitante mundo de la investigación científica.
A traves de varias secciones y muchas subsecciones (CERN, LHC, FÍSICA en el LHC, Detectores, Modelo Estándar, Educación, Enlaces, Noticias ... ) nos aproximamos a los contenidos que creemos que deben ser conocidos por las personas no especialistas que están interesadas en la Física de Partículas, el CERN y el LHC.
Es importante señalar que los cálculos que aparecen en este sitio web están adaptados al nivel de enseñanza secundaria, y en la mayoría de los casos, aunque puedan resultar útiles, son simples aproximaciones a los resultados correctos.
Algunos de los datos e informaciones, así como imágenes, has sido tomados de los diferentes websites del CERN, habiendo sido solicitado y concedido el correspondente permiso para ello por la administración del CERN. El uso que se hace en este Sitio Web de los diferentes materiales procedentes de las publicaciones producidas por el CERN sigue estrictamente los términos de uso que a este respecto indica el CERN.
El resto de las imágenes, gráficas, etc., no realizadas por los autores de este Sitio Web, han sido tomadas en el sentido de "fair use". Si no es el caso, por favor, hágannolo saber para retirarlas de inmediato.
Mostramos a continuación algunos hechos que son de especial relevancia, apareciendo en las diferentes Secciones de este sitio web el desarrollo de los contenidos y conceptos que consideramos de interés.
Si no estás familiarizado con los conceptos básicos de la física de partículas, te recomendamos que visites primero las distintas secciones del menú general de nuestro sitio web.
En la Sección Referencias pueden encontrarse muchos artículos y libros que tratan diferentes aspectos de la Física de Partículas, el CERN y el LHC. Además, en esta otra Sección pueden consultarse los artículos que los autores de este sitio web han publicado sobre estas cuestiones con una intención esencialmente divulgativa.
Presentamos más abajo algunas de las noticias más recientes e interesantes en Física de Partículas (según nuestro criterio, y en relación con el propósito de nuestro sitio web) producidas en el CERN. En la Sección Más Noticias se encuentran las noticias de años anteriores.
CERN highlights en 2024
Tomado de CERN WEBSITE
Run 3
Año 2022, comienza el LHC Run 3 después de un vasto programa de trabajos completados durante el Long Shutdown 2 (LS2). Los protones colisionan a más alta energía (13.6 comparado con 13 TeV en Run 2) y con más luminosidad (conteniendo hasta 1.8 × 1011 protones por bunch, comparado con 1.3–1.4 × 1011) que durante Run 2. Esta tercera fase experimental, Run 3, se extiende hasta finales de 2025.
Esta tercera fase experimental se extiende hasta el final de 2025.
Unas pocas semanas después del arranque del Run3, varios récord fueron ya alcanzados.
Algunos de ellos son:
.- energía con Pb iones: 6.8 Z TeV (o 2.76 TeV/nucleón)
.- pico de luminosidad: 2.5·1034
.- pile-up (puntos de colisión casi simultáneos) > 100
.- energía almacenada por haz: ~ 400 MJ
El calendario actural prevé el comienzo del Long Shutdown 3 en 2026, un año más tarde que lo que estaba previsto, y durará tres años en lugar de 2.5 años (taken from CERN Courier)
Energía
En 2012 los protóns estuvieron girando con una energía de 4 TeV por protón. En 2013, después de un tiempo con colisiones con núcleos de Pb, entró en parada técnica de alrededor de 20 meses, para reiniciar a principios de 2015 las colisiones con una energía de 6,5 TeV por protón. Después de la Larga Parada (Long Shutdown 2, LS2) de 2019-2022, comienza la tercera fase experimental, Run 3, con la máxima energía hasta ahora alcanzada - 6,8 TeV por proton - (13,6 TeV en colisión, muy cerca ya de la energía máxima de diseño inicial, 14 TeV).
Bosón de Higgs
En cualquier caso, uno de sus principales objetivos, encontrar el bosón de Higgs, fue ya alcanzado en la fase inicial de operación.
El Premio Nobel de Física 2013 fue concedido a François Englert y Peter W. Higgs "por el descubrimento teórico de los mecanismo que contribuyen a nuestra comprensión del origen de la masa de las partículas subatómicas, y que ha sido recientemente confirmado a partir del hallazgo de la partícula fundamental asociada, en los experimentos ATLAS y CMS del Large Hadron Collider del CERN."
ATLAS y CMS anunciaron el descubrimiento de esa partícula el 4 de Julio de 2012. Este resultado fue reconfirmado posteriormente en 2013.
Candidato Higgs desintegrándose en cuatro muones registrado por ATLAS en 2012 (Imagen: ATLAS/CERN).
Artículos de interés sobre el Bosón de Higgs en el décimo aniversario de su descrubrimiento, son los siguientes:
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N O T I C I A S R E C I E N T E S Presentamos aquí algunas de las noticias más recientes e interesantes, según nuestro criterio, sobre Física de Partículas que tienen al CERN (y al LHC, en particular) como protagonista. Otras noticias de tiempos anteriores aquí... |
ATLAS confirma la naturaleza colectiva de la expansión radial de la sopa de quarks.
Enero 2026
Los científicos que analizan los datos de las colisiones de iones pesados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) tienen nuevas pruebas de que el patrón de «flujo» observado en las partículas que emanan de estas colisiones refleja el comportamiento colectivo de dichas partículas. Las mediciones revelan cómo la distribución de las partículas está determinada por los gradientes de presión generados por las condiciones extremas de estas colisiones, que imitan las condiciones del universo justo después del Big Bang.
La investigación se describe en un artículo publicado en Physical Review Letters por la Colaboración ATLAS en el LHC. Científicos del Laboratorio Nacional Brookhaven del Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) y de la Universidad Stony Brook desempeñaron un papel destacado en el análisis.
El equipo internacional utilizó datos del experimento ATLAS del LHC para analizar cómo las partículas fluyen hacia afuera en direcciones radiales cuando dos haces de iones de plomo —átomos de plomo despojados de sus electrones— colisionan después de circular alrededor de la circunferencia de 27 km del LHC a una velocidad cercana a la de la luz. Los hallazgos ofrecen una nueva perspectiva sobre la naturaleza del plasma de quarks y gluones (QGP), materia caliente y densa generada en estas colisiones, con temperaturas más de 250 000 veces superiores a las del núcleo del sol.
Simulación QGP (Imagen CERN)
Los nuevos resultados de ATLAS, además de confirmar la naturaleza fluida del QGP, también revelan algo nuevo, ya que el tipo de flujo estudiado, el flujo «radial», tiene un origen geométrico diferente al del flujo «elíptico» estudiado anteriormente y es sensible a un tipo diferente de viscosidad en el sistema fluido.
Los hallazgos de ATLAS están respaldados por mediciones realizadas en ALICE, otro detector experimental del LHC, que analizó el mismo tipo de colisiones de forma complementaria. ALICE ha publicado sus resultados en el mismo número de Physical Review Letters.
Avances en el tratamiento del cáncer con radionucleidos de última generación.
Enero 2026
El programa PRISMAP, coordinado por el CERN, ha suministrado 159 lotes de radionucleidos para la investigación del cáncer en los últimos cinco años.
El objetivo principal de PRISMAP, el programa europeo de radionucleidos médicos coordinado por el CERN, era por lo tanto facilitar el acceso a radionucleidos novedosos y de alta pureza, lo que facilitaba la fase de investigación para tratamientos médicos específicos.
ALICE resuelve el misterio de la supervivencia de los núcleos ligeros.
Dic 2025
Los investigadores de ALICE estudiaron los deuterones y los antideuterones que se produjeron en colisiones de alta energía de protones en el LHC. Encontraron pruebas de que, en lugar de surgir directamente de las colisiones, casi el 90 % de los deuterones y antideuterones se crearon mediante la fusión nuclear de partículas surgidas de la colisión, siendo una de sus partículas constituyentes procedente de la desintegración de una partícula de vida corta.
Ilustración de como deuterones pueden ser producidos en colisiones en el LHC (Imagen: CERN).
Estos hallazgos no solo explican un enigma que llevaba mucho tiempo sin resolverse en la física nuclear, sino que podrían tener implicaciones de gran alcance para la astrofísica y la cosmología. Los núcleos ligeros y los antinúcleos también se producen en las interacciones entre los rayos cósmicos y el medio interestelar, y pueden crearse en procesos que involucran la materia oscura que impregna el Universo. Al construir modelos fiables para la producción de núcleos ligeros y antinúcleos, los físicos pueden interpretar mejor los datos de los rayos cósmicos y buscar posibles señales de materia oscura.
La observación de ALICE proporciona una base experimental sólida para modelar la formación de núcleos ligeros en el espacio. Demuestra que la mayoría de los núcleos ligeros observados no se crean en una sola explosión térmica, sino a través de una secuencia de desintegraciones y fusiones que se producen a medida que el sistema se enfría.
Descifrando los pesos pesados del mundo de los tetraquarks.
Dic 2025
Hasta la fecha, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN ha descubierto 80 partículas. Uno de los descubrimientos más sorprendentes del LHC es la confirmación de la existencia de hadrones exóticos compuestos por cuatro o cinco quarks.
La naturaleza exacta de estos hadrones exóticos está lejos de estar establecida.
En un artículo publicado en la revista Nature, la colaboración CMS ha informado de la primera medición de las propiedades cuánticas de una familia de tres tetraquarks «all charm».
Ilustración de un tetraquark compuesto de dos quarks charm y dos antiquarks charm. (Imagen: CERN)
... y para saber sobre lo que se está preparando para el futuro ver HL-LHC: High Luminosity LHC y también The Future Circular Collider
El Profesor Mark Thomson elegido como nuevo Director General del CERN a partir de 2026.
Nov, 2024
El CERN Council elige al Físico Británico Mark Thomson como nuevo Director General del CERN. Su mandanto de 5 años comenzará el 1 de enero de 2026.
(Imagen CERN)
El Profesor Thomson es actualmente Executive Chair of the Science and Technology Facilities Council (STFC) en el Reino Unido y Profesor of Experimental Particle Physics en la Universidad de Cambridge. Has dedicado una gran parte de su carrera al CERN, donde contribuyó en las medidas de precisión de los bosones W y Z en el experimento OPAL del acelerador LEP, en los años 1990. En el acelerador LHC ha sido miembro de la Colaboración ATLAS.
Fabiola Gianotti, Directora General del CERN hasta finales de 2025.
En su Sesión 195 el CERN Council (Nov 2019) nombró a Fabiola Gianotti, como Directora General de la Organización, para un segundo mandato. Este nuevo nombramiento va del 1 de enero de 2021 a diciembre de 2025.
(Imagen CERN)
Esta es la primera vez en la historia del CERN que la Dirección General ha sido prorrogada para un segundo mandato completo.
NOTAS IMPORTANTES
Toda la Bibliografía que ha sido consultada para cada Sección está indicada en la Sección de Referencias
Reiteramos que los cálculos que aparecen en este sitio web están adaptados al nivel de la enseñanza secundaria, y en la mayoría de los casos, aunque puedan resultar útiles en general, son simples aproximaciones a los resultados correctos.
Además de las diferentes Secciones de este sitio, creemos de interés visitar otros sitios web o accder a otros documentos para tener una idea más general de la Física de Partículas. Por ejemplo: Introducción a la Física de Partículas, El Modelo Estandar de la Física de Partículas, A brief introduction to Particle Physics, u otros sitios que se indican en la sección Educación. Téngase presente que algunos de estos documentos o sitios web no están actualizados, pero consideramos que aún así proporcionan una buena información para iniciarse en la Física de Partículas.
Insistimos en que algunos de los datos e informaciones, así como imágenes, has sido tomados de los diferentes websites del CERN, habiendo sido solicitado y concedido el correspondente permiso para ello por la administración del CERN. El uso que se hace en este Sitio Web de los diferentes materiales procedentes de las publicaciones producidas por el CERN sigue estrictamente los términos de uso que a este respecto indica el CERN.
El resto de las imágenes, gráficas, etc., no realizadas por los autores de este Sitio Web, han sido tomadas en el sentido de "fair use". Si no es el caso, por favor, hágannolo saber para retirarlas de inmediato.
Un Glosario con término de Física de Partículas, en orde alfabético, está incluído en la última sección.
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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
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