El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) despierta en busca de la quinta fuerza de la naturaleza

Dos haces de protones han circulado en direcciones opuestas por el acelerador de partículas con una inyección de energía de 450 000 millones de electronvoltios. ¿Qué significa esto? Que el Gran Colisionador de Hadrones, el LHC, ha vuelto a arrancar con éxito tras el periodo de apagado de tres años de duración en los que se han realizado trabajos de mantenimiento, consolidación y modernización del gran tubo en forma de anillo que cubre 27 kilómetros de largo y está situado a unos 80 metros bajo tierra.

"Estos rayos circularon con energía de inyección y contenían una cantidad relativamente pequeña de protones. Las colisiones de alta intensidad y alta energía están a un par de meses de distancia", explicó Rhodri Jones del CERN en un comunicado. "Pero los primeros rayos representan el reinicio exitoso de el acelerador después de todo el arduo trabajo de la larga parada".

Ahora los instrumentos son más sensibles

El LHC funciona haciendo chocar átomos para separarlos y descubrir las partículas subatómicas que existen en su interior y cómo interactúan. Ahora, gracias a esta actualización del colisionador, los instrumentos son más sensibles.

Esto dará a los científicos la oportunidad de contar con una vista de mayor resolución dentro de los átomos, capturando datos 30 millones de veces por segundo, y permitirá más ejecuciones. También permitirá buscar fenómenos raros y abordar cuestiones como la forma en que el bosón de Higgs interactúa consigo mismo.

No ha sido un proceso fácil, ya que arrancar nuevamente todo el colisionador requiere que todo "funcione como una orquesta", especialmente después del cierre prolongado debido a la Covid-19. Como no se trata de apretar un botón, muchas cosas pueden salir mal, incluidas obstrucciones en el túnel y problemas con los imanes.

Durante el largo cierre, se reemplazaron 22 imanes y se agregaron sistemas de refrigeración adicionales, entre otros cambios. Quizá la mayor modificación es que el complejo acelerador del CERN ya no se alimentará con protones, sino con iones de hidrógeno cargados negativamente, cada uno compuesto por un protón y dos electrones. A medida que se inyectan los iones, los electrones se eliminan, dejando solo los protones. A estos protones se unirán más iones de hidrógeno cargados negativamente, que sufrirán el mismo proceso. Al entrelazar repetidamente iones negativos y positivos, los científicos pueden crear grupos de protones muy compactos. Un haz de protones más compacto significará más colisiones de partículas por segundo.

En busca de la quinta fuerza de la naturaleza

Los físicos de partículas esperan que todo estos arreglos y el aumento en la sensibilidad de los instrumentos, permitan el descubrimiento de una nueva fuerza fundamental de la naturaleza, que se añadiría a las cuatro fuerzas básicas (gravitacional, electromagnética, fuerte y débil) y ayudaría a explicar los fundamentos del universo. ¿Y la materia oscura? Es otra asignatura pendiente en la que podría echarnos una mano este gran colisionador de hadrones.

Es el acelerador de partículas más potente que existe en el mundo. Dado su complejo funcionamiento y necesidad de mejora, su actividad se realiza en varias fases tras largas paradas para su puesta a punto e implementación de los nuevos avances. Este es el Run3. Se esperan, por tanto, más colisiones en el Run 3 que en los dos anteriores combinados, y también que A Large Ion Collider Experiment (ALICE), registre 50 veces más colisiones de iones pesados en las que se especializa que antes.

Con los primeros haces de protones disparados, el equipo del CERN ahora trabajará para volver a poner en servicio completamente el LHC durante los próximos meses. Cuando esté en pleno funcionamiento, producirá colisiones de partículas a una energía récord de 13,6 TeV.

Equipos de todo el mundo han ayudado al Gran Colisionador de Hadrones a alcanzar niveles de energía sin precedentes para su tercera ejecución física.

Referencia: CERN home.web.cern.ch/news/news/accelerators/large-hadron-collider-restarts