Este martes 5 de julio ha iniciado oficialmente el nuevo periodo de toma de datos para experimentos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) luego de estar más de tres años en trabajos de actualización y mantenimiento.
A pesar de que los haces ya han estado circulando en el complejo del acelerador desde abril, ahora será con mayor intensidad y energía de forma estable, lo que permite que los experimentos enciendan sus sistemas y comiencen a tomar los datos para los análisis físicos.
El LHC funcionará las 24 horas del día durante los próximos casi cuatro años a una energía récord de 13.6 billones de electronvoltios (TeV) dando una mayor precisión y potencial de descubrimiento.
La instalación es el acelerador de partículas más largo y poderoso del mundo, que dispara haces de partículas subatómicas alrededor de un bucle de 27 kilómetros de largo bajo tierra cerca de Ginebra. Hasta ahora ha producido con sus experimentos aproximadamente 3,000 artículos científicos, variedad de hallazgos y el descubrimiento del bosón de Higgs.
Actualizaciones para aumentar las colisiones
Ahora la nueva tecnología implementada permitirá aplastar haces de partículas con una energía récord y recopilar más datos que nunca, con la intención de realizar ciencia más allá del bosón y del modelo estándar actual de la física de partículas.
Una de las grandes novedades de las últimas actualizaciones es el Acelerador Lineal (Linac) 4, instalado en 2020, que en lugar de inyectar protones en el sistema, permite impulsar los iones de hidrógeno cargados negativamente, que son protones acompañados de dos electrones.
Cuando se mueven por Linac 4, se eliminan los electrones, dejando solos a los protones y permitiendo el entrecruzamiento de los iones para que se formen grupos de protones más compactos, dando como resultado que se disparen haces de protones más estrechos a través del LHC, aumentando la tasa de colisiones.
Aprendizaje automático para obtener mayor información
Para esta nueva ronda de experimentación, también cambia la forma en que el LHC recopila los datos. Hasta ahora la forma de discernir que datos de los 14 millones de cruces de rayos por segundo valían la pena registrar y analizar, era a partir del uso de hardware convencional e intuición de los investigadores, lo que permitía estudiar solamente el 10% de las colisiones.
Ahora, el nuevo sistema de activación usa Aprendizaje Automático para analizar más rápidamente la situación y ser más eficiente en la recopilación de datos para realizar análisis posteriores, triplicando la frecuencia de muestreo del LHCb y aumentando el número de eventos registrados en un factor de 50 para el instrumento ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
La representación de una colisión protón-protón observada por el experimento LHCb. Un nuevo sistema de activación que utiliza inteligencia artificial podrá elegir mejor qué colisiones registrar | Imagen: CERN/Saverio Mariani
También hay trabajo pendiente sobre el bosón de Higgs, con la intención de analizarlo "en un contexto más amplio y con un programa que aborda muchas cuestiones de la física de partículas", de acuerdo con Gian Guidice, jefe del departamento de física teórica del CERN.
Dos nuevos detectores instalados en el LHC son FASER, el Experimento de Búsqueda Frontal, y SND, el Detector de Dispersión y Neutrinos. Por un lado FASER se enfocará en buscar partículas ligeras y de interacción débil, como neutrinos y materia oscura, mientras que el SND se centrará solamente en los neutrinos.
Los planes a futuro para el CERN
Por lo pronto el LHC entrará en esta nueva etapa de observación de cuatro años antes de tener un nuevo cierre para otras actualizaciones y obtener un colisionador de alta luminosidad que comenzará a operar a partir de 2029 aproximadamente, detectando más de 15 millones de bosones de Higgs por año a partir de energías de colisión de 14 TeV.
En un círculo rojo, la posible instalación del FCC del CERN
También está el proyecto para construir un nuevo acelerador de partículas en el CERN llamado Future Circular Collider (FCC) lo suficientemente potente como para alcanzar energías de 100 TeV cuando empiece a funcionar aproximadamente para 2040.
Esta instalación será mucho más grande que el LHC, pues contará con un túnel de aproximadamente 100 kilómetros de largo, y que de acuerdo a estimaciones tendría un precio de construcción de unos 100 mil millones de dólares.
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