LHC – Detectores – Parte 2 – by Vir

En el artículo anterior vimos el esquema general del LHC y sus diferentes detectores. En este artículo vamos a entrar en más detalle explicando en que consiste cada uno de los detectores. Os lo va a contar todo Virginia:

Hola a to2!! Aqui la Vir, teleca más aficionada a la fisica de particulas que a las antenas :O y compañera de Torek en esta aventura del CERN. Yo trabajo en la electrónica CMS, que es uno de los detectores del LHC, así que ya os podéis imaginar con que os voy a dar la tabarra.

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Esquema del CMS.

En el LHC se inyectarán protones que viajarán en ambos sentidos, y colisionarán en los detectores. Al chocar, se formarán nuevas particulas, y como masa es energia (la famosa formula de Einstein), lo que interesa es tener mucha energía para poder hacer particulas bastante gordas. En el LHC cada protón llevará una energía de 7 TeV, que es siete veces la energia de un mosquito en movimiento; solo que en el caso de un protón esa energía está concentrada en un espacio de 10^-15 cm. Y si los protones tienen la misma energía que los mosquitos, ¿Por qué no nos dedicamos a estrellar mosquitos? Bueno, el problema no es la energia en sí, sino la energía que tienes por unidad de espacio.

Respecto a los detectores, son unas máquinas enormes, y pesadísimas (en el caso del CMS, 14.500 toneladas, 15m de diametro y 22m de largo), que sacarán una instantanea de las colisiones que tienen lugar en su interior y así podrán reconstruir las colisiones. En pocas palabras, es como si os dieran foto de como ha quedado la carretera tras un accidente de tráfico, y os pidieran que reconstruyeráis el accidente, solo que en este caso en un pelín más complicado.

En el LHC se produciran colisiones cada 25 ns en todos los detectores, y el flujo de datos saliente del detector sera del orden de 1Tb/s. Actualmente no hay sistema que pueda procesar datos a tal velocidad, con lo cual hay que ser bastante escrupuloso a la hora de filtrar los datos para luego pasarselos al GRID. Ese es un tema apasionante (y laaaargo), que dejaremos para otro dia 😀

Volvamos a los detectores 🙂 Junto con el CMS y el Atlas, que se dedicarán a la busqueda del Higgs, hay otros dos detectores/experimentos: el Alice y el LHCb.

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Al fondo se ve un trozo del imán superconductor más grande del mundo que constituirá el núcleo del CMS.

Alice recreará las condiciones del universo primitivo, poco después del Big Bang, cuando ni los atomos, ni siquiera los protones ni los neutrones existían como tales, pues la energía era demasiado elevada para mantener a los quarks formando estructuras complejas. En esta etapa la materia existía en forma de una sopa de quarks, gluones y leptones, denominada el “quark-gluon plasma”. Con el Alice se intentará crear el quark-gluon plasma colisionando átomos pesados de plomo. (Hasta ahora nunca se ha conseguido crear quark-gluon plasma).

Por último esta el LHCb, que nos dará un conocimiento mas profundo sobre una de las asimetrías más desconcertantes del universo ¿Porqué hay más materia que antimateria? ¿Es por esa asimetría por la que ahora estamos aqui?, aunque a los fisicos no les mola nada lo que no sea simétrico ;P

El proximo día volvere con cositas del CMS 🙂


El premio nobel del año pasado me da clase

Esta tarde ha venido Anthony LEGGETT, premio nobel de física del año 2003 gracias a los avances que hizo en temas de superconductividad. La clase de hoy era sobre los límites de la mecánica cuántica. Ha estado divagando sobre la aplicabilidad de la mecánica cuántica al mundo macroscópico.

El caso es que en clase la mitad de las cabezas tenían los pelos blancos y he podido reconocer otro premio nobel entre los alumnos (Jack Steinberger, nobel del 88 por descubrir el muon neutrino). Me he sentido realmente estúpido e insiginificante pero la experencia ha sido muy positiva y motivadora.

Podéis bajaros el vídeo de toda la conferencia si os interesa.


Large Hadron Collider – Parte 1

Ya hablamos hace tiempo sobre el LHC (Large Hadron Collider) pero ahora que se muchas más cosas vamos a explicar con más detalle en que consiste.

El LHC lleva ya casi diez años en construcción y se terminará en el 2007. Será el mejor y mayor acelerador de partículas jamás creado. Tendrá un diámetro de 27 km donde se acelerarán protones y se harán chocar a energías de hasta 14 TeV (Tera electron-voltios). Los físicos creen que haciendo chocar protones a estas energías nunca alcanzadas podremos detectar nuevas partículas jamas vistas, la más buscada el Higgs. Según la teoría el Higgs debe existir y sería la partícula responsable de dar masa a todas las demás partículas del universo.

Veamos un esquema de todos los aceleradores del CERN:


Aceleradores del CERN. El circulo más grande es el LHC que tiene 27km de diámetro.

En el esquema vemos muchas siglas y nombres. Lo más importante es que vayáis conociendo los nombres los diversos detectores. Los más importantes son el CMS, el ATLAS, el ALICE y el LHC-b, cada uno se encargará de detectar ciertas cosas y utilizarán el mismo tunel del LHC. También podeís ver en la zona azul el AD (Antiproton Decelerator) donde se crea antimateria, del cual hablamos ayer.

Aparte de los problemas de ingeniería para construir el acelerador y los detectores otro gran problema son los sistemas electrónicos e informáticos. Hay que tener en cuenta que una vez en marcha el LHC generará del orden de varios Petabits por segundo, hoy en día no existe ningún sistema electrónico ni informático que pueda tratar con tal cantidad de información. Por ello se están creando nuevos sistemas electrónicos con tecnologías totalmente nuevas para poder tratar tanta información y después pasarsela al Grid para que la procese e intente encontrar el Higgs.

Finalmente comentar que solo en el CERN trabajan 4000 personas todo el año y 6500 estudiantes y becarios para construir y hacer funcionar el LHC. Además hay que tener en cuenta las decenas de universidades del mundo que colaboran y las empresas privadas que participan. Otro dato final es que para hacer funcionar el LHC se utilizará toda la energía de una Central Nuclear. Un proyecto realmente apasionante, en el que está participando todo el mundo, a partir del cual se está creando mucha tecnología base que cambiará poco a poco el mundo sin que lo notemos.


Camisetas del CERN

Desde hace muchos años los estudiantes de verano del CERN diseñan una camiseta y luego se vota para ver cual sale la ganadora. Los diseños de este año los podéis ver en esta web. De nuestro grupo hemos presentado el diseño de Virginia creado en el laboratorio de antihidrógeno hace dos noches.

En la parte delantera aparece el logotipo del CERN y una partícula Higgs (La partícula que intentará encontrar el acelerador LHC una vez se ponga en marcha en el 2007, recordamos que es la partícula que según el Modelo Estándar da masa a todas las demás partículas).

Y en la parte trasera vemos una imagen de la colisión partículas en un detector donde se crean muchos Higgs después de la colisión.

Esperemos que gane este diseño.


Modelo Estándar – Números Cuánticos – Parte 3

En la lección anterior aprendimos el primer número cuántico: la carga eléctrica. Pero existen otros números cuánticos cuya propiedad principal es que se conservan en cualquier reacción. Otra cosa importante de los números cuánticos es que son discretos, es decir, no se corresponden con números reales.

El número bariónico es el siguiente número cuántico que vamos a estudiar. Tanto el Protón como el Neutrón tienen +1 como número bariónico. Mientras que el electrón, el positrón y el neutrino tienen 0. Por lo tanto, un neutrón (+1) no se puede transformar en un electrón (0) y un positrón (0) porque no se conservaría el número bariónico. Pero, por ejemplo, un neutrón(+1) podría transformarse en un protón(+1), un electrón(0) y un antineutrino(0); porque se conserva el número bariónico.

Por ejemplo en el acelerador LHC que se está construyendo actualmente en el CERN. Que será la máquina más grande jamás creada por el hombre (27 km de diámetro) acelerará Protones a altas energías y los hará chocar.


Esquema del LHC. Como véis el tunel está bajo tierra a 100 metros y hay varios detectores colocados alrededor de los 27 km del anillo.

Si hacemos colisionar 2 protones podría pasar lo siguiente:

proton (+1) + proton (+1) -> proton (+1) + proton (+1) + neutron (+1) + antineutron (-1)

Vemos que la suma inicial del número bariónico es 2 y la final también. Podéis también comprobar que se conserva la carga eléctrica.

El Color es otro número cuántico muy importante que debemos aplicar a los Quarks. Hay tres números cúanticos relacionados con el color, el rojo, el azul y el verde. No existen Quarks neutros, todos tienen un color. Además, al igual que tenemos cargas negativas también tenemos colores negativos: antirojo, antiazul y antiverde, estas cargas solo existen en los antiquarks. Vamos a terminar explicando lo que es una antipartícula:

Una antipartícula se corresponde con una partícula pero cambian sus números cuánticos. Por ejemplo, un protón tiene carga +1, por lo que un antiprotón tiene carga -1. Las antipartículas no se suelen encontrar en la naturaleza. Pero aquí en el CERN, en el laboratorio de antimateria donde trabaja Verena se producen cada día unos 200 átomos de antihidrógeno que están compuestos por un núcleo que tiene un antiprotón.

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El único laboratorio de antimateria del mundo.


Currando en el CERN – Parte 2

Otro día interesante de curro fue el viernes que tuve reunión por videoconferencia con otros colaboradores del proyecto Grace. Yo pensaba que la reunión iba a ser presencial, pero cuando llegué, y vi una pantalla enorme donde iban apareciendo gente de todo el mundo me di cuenta de que a la peña no le sobra la pasta para viajar.

En la videoconferencia estuvimos hablando gente diversa que colabora en el proyecto. Participa gente de Estados Unidos (Stanford, Harvard, NASA), de Inglaterra (Sheffield), de Finlandia (Helsinki) y de Italia. La verdad es que no dije mucho porque me daba un poco vergüenza meter la pata.

Se estuvo hablando sobre plazos de entrega, distribución de trabajo, transferencia de información y otros temas de gestión. Al final se retiraron los jefazos y nos quedamos los pringuis hablando de los bugs que habíamos encontrado cada uno (Tenemos un bugzilla para el seguimiento de bugs, pero aun así comentar las jugadas por videoconferencia tiene su interés ), interfazes entre los diversos sistemas, discutiendo sobre el diseño del sistema etc.

El resto del día lo dediqué a reparar algunos bugs que habíamos comentado durante la reunión.