Gran colisionador de hadrones


El Gran Colisionador de Hadrones (LHC; en inglés, Large Hadron Collider) es el acelerador de partículas más grande y de mayor energía que existe y la máquina más grande construida por el ser humano en el mundo.[1][2]​ Fue construido por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) entre 1998 y 2008 en colaboración con más de 10 000 científicos y cientos de universidades y laboratorios, así como más de 100 países de todo el Mundo.[3]​ Se encuentra en un túnel de 27 kilómetros de circunferencia y a una profundidad máxima de 175 metros bajo tierra, debajo de la frontera entre Francia y Suiza, cerca de Ginebra.

Las primeras colisiones se lograron en 2010 a una energía de 3,5 teraelectronvoltios (TeV) por haz, aproximadamente cuatro veces el récord mundial anterior, alcanzados en el Tevatron.[4][5]​ Después de las correspondientes actualizaciones, alcanzó 6,5 TeV por haz (13 TeV de energía de colisión total, el récord mundial actual).[6][7][8][9]​ A finales de 2018, entró en un período de parada de dos años, que finalmente se ha prolongado hasta 2022, con el fin de realizar nuevas actualizaciones, con lo cual se espera posteriormente alcanzar energías de colisión aún mayores.

El colisionador tiene cuatro puntos de cruce, alrededor de los cuales se colocan siete detectores, cada uno diseñado para ciertos tipos de experimentos en investigación. El LHC hace colisionar protones, pero también puede utilizar haces de iones pesados (por ejemplo de plomo) realizándose colisiones de átomos de plomo normalmente durante un mes al año. El objetivo de los detectores del LHC es permitir a los físicos probar las predicciones de las diferentes teorías de la física de partículas, incluida la medición de las propiedades del bosón de Higgs[10]​ y la búsqueda de una larga serie de nuevas partículas predicha por las teorías de la supersimetría,[11]​ así como también otros problemas no resueltos en la larga lista de elementos en la física de partículas.

El término "hadrón" se refiere a aquellas partículas subatómicas compuestas de quarks unidos por la fuerza nuclear fuerte (así como los átomos y las moléculas se mantienen unidos por la fuerza electromagnética).[12]​ Los hadrones más conocidos son los bariones, como pueden ser los protones y los neutrones. Los hadrones también incluyen mesones como el pión o el kaón, que fueron descubiertos durante los experimentos de rayos cósmicos a fines de la década de 1940 y principios de la de 1950.[13]


Estructura detallada de los precolisionadores, colisionadores y aceleradores del LHC
Mapa del Gran Colisionador de Hadrones del CERN
Los superimanes cuadropolos superconductores se utilizan para dirigir los haces a cuatro puntos de intersección, donde tienen lugar las colisiones e interacciones entre los protones acelerados
Los protones necesarios para el LHC se originan desde este pequeño tanque rojo de hidrógeno.
Líneas de inyección y transferencia del Proton Synchrotron Booster
Vista detallada del detector ALICE del LHC
Detector CMS del LHC
Tanques de helio.
Seminario sobre física del LHC por John Iliopoulos (2009).[91]
Una sección interior del LHC que muestra la sucesión de imanes superconductores que alojan en su interior los tubos por donde discurren los haces de protones
Un diagrama de Feynman de una forma en que el bosón de Higgs se puede producir en el LHC. Aquí, dos quarks emiten cada uno un bosón W (o Z), que se combinan para formar un bosón de Higgs neutro que termina por desaparecer en millónesimas de segundo, dado que se trata únicamente de una perturbación temporal en el campo de Higgs, pero suficiente para poder ser registrado en los detectores y poder ser medida su masa.