miércoles, 30 de julio de 2008

El gran colisionador de hadrones (LHC) IV: ATLAS

El colisionador de hadrones producirá seis experimentos, cada uno de ellos es distinto y se diferencia por su detector de partículas.

Los experimentos mayores, cuyo nombre son ATLAS y CMS están dotados con detectores multipropósito diseñados para analizar el mayor rango posible de partículas.

ATLAS

A Toroidal LHC ApparatuS (Aparato Toroidal LHC)


Desde el primer acelerador de partículas, llamado ciclotrón creado por Ernest O. Lawrence en 1931, los aceleradores de partículas; han aumentado en tamaño y energía para poder lograr partículas con masa cada vez mayor, a la par el conocimiento de partículas se ha ido acrecentando.

Cuando se produzca la colisión en el LHC, se prevé que se produzcan partículas diez veces más pesadas que las conocidas en la actualidad, pero no basta con producir las partículas es necesario también observarlas y es donde cobra importancia los detectores.

El detector ATLAS consta de una serie de cilindros que rodean el punto donde se produce la colisión de haces de protones. Esta divido en cuatro partes: detector interno, calorímetros, el espectrómetro de muones y los imanes externos. A su vez cada una de las partes se subdivide en capas.

El detector interno esta situado a pocos centímetros del eje de colisión y se extiende hasta 1.2 metros alrededor. Tiene siete metros de longitud. Su función principal es determinar la trayectoria de las partículas midiendo su interacción con la materia, determinando en cada momento la partícula producida.

A su vez el detector tiene tres partes: el detector píxel que sirve para medir con precisión las trayectorias de colisión. El rastreador semiconductor (SCT, Semi-Conductor Tracker) que esta en la parte media del detector mide trayectorias el plano perpendicular del haz, con mayor precisión que el detector píxel. Complementa a el detector, el detector de radiación de transmisión (TRT, Transition Radiation Tracker) que usa iones colocados en el TRT para poder reconstruir las trayectorias.

Los calorímetros situados en la parte externa del solenoide magnético, en la parte externa del detector interno, cuyo propósito es medir la energía de las partículas absorbiéndola. Tiene dos sistemas básicos un calorímetro electromagnético interno y un calorímetro hadrónico externo.

Ambos calorímetros funcionan mediante el rastreo, absorben energía mediante metales muy densos y en forma periódica miden la lluvia de partículas que resulta, con esto se calcula la energía de la partícula original.

El calorímetro electromagnético funciona con las partículas que interactúan de forma electromagnética como los fotones y las partículas cargadas, su precisión es tal que permite medir tanto la cantidad de energía como la localización. En tanto el calorímetro hadrónico absorbe la energía de los hadrones, pero es menos preciso en la medición de energía como la localización.

El espectrómetro muónico se encuentra desde los calorímetros hasta la parte externa del detector, al tener un gran tamaño sirve para medir los muones, partícula elemental que al ser capaz de atravesar las partes internas del detector sirve también para medir la energía total si un evento es ignorado.

El sistema de imanes utiliza dos grandes imanes cuyo fin es curvar la trayectoria de las partículas para poder medir su momento. La curvatura producida por la fuerza de Lorentz es resultado de la interacción entre la carga electrica y la velocidad que llevan las partículas.

El campo magnético externo, con forma toroidal (de ahí el nombre de aparato toroidal), es producido por ocho grandes bucles huecos y dos terminadores, que estan colocados en el exterior de los calorímetros y dentro del espectrómetro muónico. El campo magnético producido tiene 26 metros de largo y 20 de diámetro, almacenando 1,2 gigajoules de energía.





Imagen generada por computadora que muestra la estructura del detector ATLAS. Propiedad del CERN. Clic para ver en mayor tamaño.

Con información de CERN | LHCCountdown | LHC | ATLAS

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