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Introducción al LHC

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Una breve introducción al acelerador del partículas LHC, el experimento más grande jamás construido.

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Introducción al LHC

  1. 1. Manuel J. Pérez LHC 1 LHC - CERN LHC Verdades y mentiras del mayor experimento jamás construido
  2. 2. Manuel J. Pérez LHC 2 LHC - CERN Y la Tierra desaparecerá tragada por un agujero negro...
  3. 3. Manuel J. Pérez LHC 3 LHC - CERN Una sociedad secreta conocida como ... roban 1 g de antimateria del ... para volar el Vaticano, un viejo enemigo de la Ciencia y el CERN. Veamos el argumento de una película...
  4. 4. Manuel J. Pérez LHC 4 LHC - CERN Mala prensa... • Posible mini-agujero negro: Lo que pasará en el interior del LHC está sucediendo continuamente en lo alto de la atmósfera, con los rayos cósmicos que, en ocasiones, tienen más energía que la alcanzada en el LHC. Y, hasta el momento, no hemos detectado que se produzca nada raro en la alta atmósfera. • Dinero mal invertido • Peligro de radiaciones nocivas: aunque la energía de un paquete de protones es semejante a la de un tren, la de un protón equivale a la de un mosquito. Así, el choque de dos protones es similar a la energía de un choque de mosquitos. Además, si los protones se desviaran, dañarían a los imanes pero serían absorbidas por la tierra; jamás alcanzarían la superficie. • Antimateria: material terrorista
  5. 5. Manuel J. Pérez LHC 5 LHC - CERN CERN – Centro Europeo para la Investigación Nuclear
  6. 6. Manuel J. Pérez LHC 6 LHC - CERN Distribución de países usuarios del CERN (nº investigadores)
  7. 7. Manuel J. Pérez LHC 7 LHC - CERN ¿Qué es el LHC? • LHC (Large Hadron Collider – Gran Colisionador de Hadrones) • 27 km de circunferencia. • Situado en Ginebra (en la frontera franco-suiza) • Comprende 4 experimentos: – ATLAS – LHCb – ALICE – CMS
  8. 8. Manuel J. Pérez LHC 8 LHC - CERN Modelo Estándar (Standar Model) Hadrones: partículas subatómicas que responden a la interacción fuerte.
  9. 9. Manuel J. Pérez LHC 9 LHC - CERN ATLAS ALICE LHCb CMS
  10. 10. Manuel J. Pérez LHC 10 LHC - CERN
  11. 11. Manuel J. Pérez LHC 11 LHC - CERN OBJETIVOS • Crear condiciones parecidas a las que había justo después del Big-Bang. • Buscar el mecanismo de la adición de masa: Bosón de Higgs. • Entender porqué en el Universo hay un predominio de la materia sobre la antimateria. • Comprender qué es la materia oscura y la energía oscura. • Buscar partículas supersimétricas (SUSY).
  12. 12. Manuel J. Pérez LHC 12 LHC - CERN ¿Cómo funciona? • Acelera dos haces de protones en sentidos contrarios y los hace colisionar • Energía alcanzada: 14 TeV • Necesidad de: – Grandes campos magnéticos – Aceleradores – Detectores especiales – Gran capacidad de cálculo
  13. 13. Manuel J. Pérez LHC 13 LHC - CERN ¿Cómo funciona?
  14. 14. Manuel J. Pérez LHC 14 LHC - CERN • Haces de partículas: 2 • Energía en colisión: 14 TeV • Velocidad: 99,999999991 % de c (11.000 vueltas/s) • Número de paquetes de protones: 2808 • Energía por paquete: ≈ elefante a 30 km/h • Distancia entre paquetes: 7 m • Tiempo de aceleración: 8 min • Número de protones por paquete: 1011 • Colisiones por paquete: 25 • Colisiones de protones por segundo:109 • Nº de partículas resultantes por colisión: 200
  15. 15. Manuel J. Pérez LHC 15 LHC - CERN ALGUNOS DATOS MÁS: • Campo magnético por dipolo: 8,3 T (terrestre: 60·10-6T) • Corriente en los dipolos: 11700 A (doméstica: 100 A) • Temperatura: 1,9 K (-271.3ºC) • Refrigerante: 11.000 T de N, 96 T de He (superfluido) • Material de los dipolos: Niobio-Titanio • Número de imanes: 9593 • Vacío en cada dipolo: 10-13 atm • Energía consumida: 120 MWh (como Ginebra) • Datos obtenidos: 700 MB/s (100.000 DVDs /año) • Coste total: 4000 millones de €
  16. 16. Manuel J. Pérez LHC 16 LHC - CERN
  17. 17. Manuel J. Pérez LHC 17 LHC - CERN
  18. 18. Manuel J. Pérez LHC 18 LHC - CERN
  19. 19. Manuel J. Pérez LHC 19 LHC - CERN DETECTORES ATLAS Búsqueda del Bosón de Higgs. Búsqueda de partículas supersimétricas (SUSY) Análisis de extra dimensiones.
  20. 20. Manuel J. Pérez LHC 20 LHC - CERN
  21. 21. Manuel J. Pérez LHC 21 LHC - CERN DETECTORES ALICE Especializado en analizar colisiones de iones de Plomo, para estudiar las propiedades del plasma de quarks y gluones. En ese estado, los quarks dejan de estar confinados en los hadrones. Tal estado es el que probablemente existía pocos instantes después del Big-Bang.
  22. 22. Manuel J. Pérez LHC 22 LHC - CERN
  23. 23. Manuel J. Pérez LHC 23 LHC - CERN DETECTORES LHCb Estudio entre la ligera falta de simetría entre la materia y la antimateria. Análisis de las interacciones entre partículas B (aquellas que contienen el quark b) Forma especial del detector: interesado sobre todo en partículas que salen dirigidas casi en la dirección del chorro.
  24. 24. Manuel J. Pérez LHC 24 LHC - CERN
  25. 25. Manuel J. Pérez LHC 25 LHC - CERN DETECTORES CMS Con objetivos similares al detector ATLAS. Diferente diseño y soluciones técnicas.
  26. 26. Manuel J. Pérez LHC 26 LHC - CERN
  27. 27. Manuel J. Pérez LHC 27 LHC - CERN Cómo “detectan” los detectores
  28. 28. Manuel J. Pérez LHC 28 LHC - CERN •150 millones de sensores. •600 millones de colisiones por segundo. •Se reduce el estudio a 100 colisiones de interés por segundo. Análisis de los datos: THE GRID
  29. 29. Manuel J. Pérez LHC 29 LHC - CERN Análisis de los datos: THE GRID •Aprox. 20.000 CPUs en el CERN. •100.000 en todo el mundo. •140 centros de cálculo en 33 paises.
  30. 30. Manuel J. Pérez LHC 30 LHC - CERN Aplicaciones • Descubrimiento del bosón de Higgs (partícula de Dios) • Supersimetría: Dark Matter – Dark Energy • Big-bang • Antimateria • The Grid • Teoría de cuerdas
  31. 31. Manuel J. Pérez LHC 31 LHC - CERN Problemas • 19 septiembre de 2008 • ¿Qué sucedió realmente? • Superconductividad • Superenfriamiento – He • Materiales especiales (oro, He, ...) • Posible fecha de puesta en marcha
  32. 32. Manuel J. Pérez LHC 32 LHC - CERN
  33. 33. Manuel J. Pérez LHC 33 LHC - CERN
  34. 34. Manuel J. Pérez LHC 34 LHC - CERN Actualidad: 8 de Octubre: ¡el LHC está frio!
  35. 35. Manuel J. Pérez LHC 35 LHC - CERN Visitas • Para alumnos • Para profesores

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