miércoles, 20 de febrero de 2013

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en pausa prevista hasta nuevas mejoras

Mejoras de mantenimiento, análisis del trabajo y los datos mantendrá ocupados a los científicos durante el cierre previsto del Colisionador.

Descripción detallada de las mejoras en el Colisionador. Créditos: CERN.

Con el descubrimiento del bosón de Higgs, o en el peor de los casos de una partícula muy parecida en su haber, el mundo de partículas del más poderoso Colisionador está listo para tomar un merecido descanso. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) se cerró el 11 de febrero para iniciar una pausa de alrededor de dos años para una actualización.

La ruptura, conocido como CB1 'Larga pausa uno", es necesaria para corregir varios defectos en el diseño original del colisionador, que se encuentra bajo tierra en el CERN, del Laboratorio Europeo de Física de Partículas, cerca de Ginebra, en Suiza. Las revisiones permitirán al colisionador trabajar a casi el doble de la energía a la que hasta ahora colisiona protones.

Pero no una pausa para los miles de físicos que dependen del LHC por sus datos. Entre mantenimientos, actualizaciones y perspectivas de planificación los científicos trabajarán con los satos aportados por los detectores del colisionador. Mientras tanto, estudiantes graduados y posgraduados estarán estudiando detenidamente los últimos tres años de datos, refinando las mediciones de la partícula de Higgs -descubierta el verano pasado y en busca de cualquier señal inusual-. "No es absolutamente tiempo libre", reitera Dave Charlton, el portavoz adjunto de ATLAS, el mayor detector en el LHC.

La espectacular racha del LHC tuvo un inicio incierto en 2008. Poco después de que se puso en marcha, una mala conexión eléctrica causo que el refrigerante se evaporará, lo que provocó una explosión que daño todo un sector de la máquina. Las reparaciones tardaron más de un año, y un examen posterior reveló fallas potencialmente peligrosas en el diseño original, de acuerdo con Steve Myers, director del CERN para aceleradores. Lo peor yacía en un sistema de barras de cobre para mantener a la corriente lejos del delicados cables superconductores en el caso de una parada de emergencia o fallo. La manera en que los lados se habían instalado lo hacía vulnerables al fracaso, explica Myers.

Para proteger la máquina de un desastre mayor, el equipo de acelerador tomó la decisión de ejecutar el colisionador a media potencia hasta que las 10,000 conexiones de cobre podrían fueran reparadas y medidas adicionales de seguridad puestas en marcha. Estas reparaciones se iniciaron casi inmediatamente después de que el LHC se apagó y cuenta con cientos de personas que trabajan en doble turno, explica Myers. El objetivo es reiniciar el acelerador de 14 teraelectronvoltios en diciembre de 2014, pero será extraordinariamente en un horario apretado. "No hay margen", dice.

Catedral de la ciencia


Mientras tanto, los equipos encargados de los detectores subterráneos aprovechan su primer acceso completo a la máquinas en más de tres años. "Los experimentos en el LHC son muy parecidos a los satélites", describe Paolo Guibellino, portavoz de ALICE, un detector que recoge datos sobre las colisiones de iones pesados como plomo y oro.

Las entrañas del instrumento -el mayor de los cuales tiene 46 metros de largo y 25 metros de ancho, como el tamaño de Notre Dame en París- han sido en gran parte inaccesible desde que el LHC comenzó su ejecución en 2009. Ahora, los científicos responsables de la maquinaria pueden trabajar en reparaciones y mejoras. ALICE, por ejemplo, tendrá un nuevo conjunto de instrumentos diseñados para el seguimiento de los electrones y los fotones resultados de las colisiones.

Mientras tanto, en la superficie, el equipo reemplazará los equipos encargados de la captura y el análisis de millones de eventos por segundo. Las mejoras ayudarán a los investigadores a tratar con el torrente de datos que se espera cuando la máquina vuelva a la vida. Un trabajo similar sucede en ATLAS, narra Charlton.

Otros físicos analizará las colisiones que ya han sido detectadas. En julio pasado, los equipos que trabajan en ATLAS y otro detector, el Compact Muon Solenoid (CMS) anunció evidencia convincente del bosón de Higgs, una partícula largamente pronosticada y propuesta del mecanismo que dota a otras partículas de masa. Sin embargo, los detectores tienen el doble de la cantidad de datos acumulados desde entonces. "Estamos más allá del descubrimiento y ahora, en la medida de fase", comenta Charlton.

Los equipos trabajarán en el verano para tratar de disuadir el 'spin' de la nueva partícula (la teoría predice 0). Los investigadores por lo tanto, tratar de comprender su masa y comportamiento para ver si es realmente la partícula largamente buscada, o alguna otra cosa disfrazada de un bosón de Higgs. Una partícula o partículas que se parecen mucho a las de Higgs predicha por los teóricos y podría hacer el trabajo de ayudar a dotar a otras partículas con masa, pero pueden diferenciarse en aspectos importantes que hacen alusión a una nueva física más allá de la actual serie de predicciones.

Los teóricos, también quiere tomar un segundo vistazo a los datos recogidos hasta el momento, dice John Ellis, un físico teórico en Kings College de Londres. En su afán de descubrir el bosón de Higgs, físicos experimentales analizan. "Los experimentos están en una fase prometedora", describe. Puede haber señal de algo nuevo oculto en los datos.

Ellis tiene previsto continuar la caza a través de los datos en busca de signos de la física más allá del modelo estándar. En particular, se espera que se descubra algún indicio de la supersimetría - una teoría a la que ha dedicado años. La supersimetría predice un zoológico de partículas nuevas, pero ninguna hasta ahora ha aparecido en el interior de los detectores.

Los equipos también pasarán las vacaciones de mira hacia el futuro. Joe Incandela  portavoz de CMS explica que el grupo está pensando en la manera de sacar el máximo provecho de la potencia del nuevo LHC. "Tenemos que empezar a pensar en unos detectores de repuesto para la década de 2020", comenta. A pesar de que CMS mantendrá sus imanes y superestructura metálica, el plan es reemplazar con el tiempo casi todas sus entrañas electrónicas con un nuevo estado de engranaje.

Con el inicio de la parada, el ritmo del laboratorio va a cambiar. Veinticuatro horas diarias de funcionamiento llegarán a su fin, al igual que la frenética tarde-noche de análisis de Higgs. Pero nadie está planeando unas vacaciones largas, reitera Incandela. "Lo creas o no, no hay mucho tiempo para hacer todo lo que tenemos que hacer."

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