Los resultados iniciales de las colisiones de protones de alta energía nos ofrecen, gracias al Gran Colisionador de Hadrones (LHC), una primera visión de la física en la frontera de la energía. En diciembre, el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande del mundo, rompió el récord mundial de colisiones de partículas de mayor energía.
Esta semana, el equipo liderado por investigadores del MIT, el CERN y el Instituto de Investigación de Partículas y Física Nuclear (KFKI) en Budapest, Hungría, completó su labor en el primer artículo científico que analiza los resultados de las colisiones. Sus conclusiones muestran que las mismas han producido un número inesperadamente alto de partículas llamadas mesones, un factor que los físicos deberán tener en cuenta al empezar a buscar partículas más raras y el hipotético bosón de Higgs.
"Este es el primer paso en un largo camino para realizar análisis muy sensibles que puedan detectar partículas producidas en una de cada mil millones de colisiones", dice Günther Roland, profesor asociado de física del MIT y autor del nuevo documento.
Roland y los profesores Wit Busza y Boleslaw Wyslouch del MIT, que son miembros de la colaboración CMS (Solenoide Compacto de Muones), se encuentran entre los líderes del estudio. La colaboración CMS ejecuta uno de los cuatro detectores en el LHC.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), situado bajo tierra cerca de Ginebra, Suiza, inició su última carrera a finales de noviembre. El 8 de diciembre, los haces de protones alrededor del anillo de 27 kilómetros chocaron a una energía máxima de 2,36 tera electrón-voltios (TeV), rompiendo el récord anterior de 1,96 TeV alcanzados en el FermiLab. Debido a la ecuación de Einstein, E = mc2, que relaciona la masa y la energía, los niveles más altos de la energía deben producir las partículas más pesadas - posiblemente incluyendo algunas nunca antes vistas.
En el nuevo documento, presentado al Journal de Física de Altas Energías de CMS, los físicos analizaron el número de partículas producidas cpmp consecuencia de las colisiones de alta energía. Cuando los protones colisionan, su energía se transforma en su mayor parte en partículas llamadas mesones; concretamente, en dos tipos de mesones conocidos como piones y kaones.
Para su sorpresa,los investigadores hallaron que el número de aquellas partículas aumentó más rápido con la energía de colisión que lo predicho por sus modelos, que estaban basados en los resultados de colisiones de energía inferior.
Tomando en cuenta los nuevos hallazgos, el equipo está ahora ajustando sus predicciones acerca de cuantos de estos mesones se encontrarán durante las colisiones de energía aún mayores. Cuando estos importantes experimentos de alta energía se lleven a cabo, será fundamental saber cuántas de esas partículas son esperables para que se puedan distinguir de las partículas más raras.
"Si estamos en busca de partículas raras más adelante, estos mesones estarán de fondo en los experimentos", dice Roland. "Estos resultados nos muestran que nuestras expectativas no estaban del todo mal, pero tenemos que modificar un poco las cosas".
Utilizando el Gran Colisionador de Hadrones, los físicos esperan finalmente detectar el bosón de Higgs, una partícula que se teoriza podría otorgar a todas las demás partículas su masa, así como las pruebas para otros fenómenos físicos tales como la supersimetría, las dimensiones extra del espacio y la creación de una nueva forma de materia llamada plasma de quarks y gluones (QGP). Los nuevos datos proporcionan un punto de referencia importante a la hora en que el CMS buscará las señales de la creación de QGP en las colisiones de iones de plomo en el LHC a finales de este año.
El equipo de CMS, que incluye más de 2.000 científicos de todo el mundo, cuenta con 45 miembros (incluyendo profesores, estudiantes y científicos de investigación), de la colaboración del Laboratorio del MIT de Física de Partículas de la Ciencia Nuclear y grupos de investigación de iones pesados.
El Gran Colisionador de Hadrones es capaz de crear colisiones de hasta 14 TeV, pero los científicos están llevando gradualmente el equipo hasta ese nivel para tratar de evitar los problemas de seguridad que han surgido en el pasado. En septiembre de 2008, el colisionador tuvo que ser cerrado durante varios meses después que un conector de unión de dos de los imanes del colisionador falló, provocando una explosión y fuga de helio líquido que enfría los imanes.
Durante la próxima ejecución del colisionador en marzo, los investigadores esperan crear colisiones de 7 TeV, dice Roland. El éxito de los esfuerzos más recientes "nos hace muy optimistas sobre el detector. Esto funcionó maravillosamente durante la ejecución del experimento."
Esta semana, el equipo liderado por investigadores del MIT, el CERN y el Instituto de Investigación de Partículas y Física Nuclear (KFKI) en Budapest, Hungría, completó su labor en el primer artículo científico que analiza los resultados de las colisiones. Sus conclusiones muestran que las mismas han producido un número inesperadamente alto de partículas llamadas mesones, un factor que los físicos deberán tener en cuenta al empezar a buscar partículas más raras y el hipotético bosón de Higgs.
"Este es el primer paso en un largo camino para realizar análisis muy sensibles que puedan detectar partículas producidas en una de cada mil millones de colisiones", dice Günther Roland, profesor asociado de física del MIT y autor del nuevo documento.
Roland y los profesores Wit Busza y Boleslaw Wyslouch del MIT, que son miembros de la colaboración CMS (Solenoide Compacto de Muones), se encuentran entre los líderes del estudio. La colaboración CMS ejecuta uno de los cuatro detectores en el LHC.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), situado bajo tierra cerca de Ginebra, Suiza, inició su última carrera a finales de noviembre. El 8 de diciembre, los haces de protones alrededor del anillo de 27 kilómetros chocaron a una energía máxima de 2,36 tera electrón-voltios (TeV), rompiendo el récord anterior de 1,96 TeV alcanzados en el FermiLab. Debido a la ecuación de Einstein, E = mc2, que relaciona la masa y la energía, los niveles más altos de la energía deben producir las partículas más pesadas - posiblemente incluyendo algunas nunca antes vistas.
En el nuevo documento, presentado al Journal de Física de Altas Energías de CMS, los físicos analizaron el número de partículas producidas cpmp consecuencia de las colisiones de alta energía. Cuando los protones colisionan, su energía se transforma en su mayor parte en partículas llamadas mesones; concretamente, en dos tipos de mesones conocidos como piones y kaones.
Para su sorpresa,los investigadores hallaron que el número de aquellas partículas aumentó más rápido con la energía de colisión que lo predicho por sus modelos, que estaban basados en los resultados de colisiones de energía inferior.
Tomando en cuenta los nuevos hallazgos, el equipo está ahora ajustando sus predicciones acerca de cuantos de estos mesones se encontrarán durante las colisiones de energía aún mayores. Cuando estos importantes experimentos de alta energía se lleven a cabo, será fundamental saber cuántas de esas partículas son esperables para que se puedan distinguir de las partículas más raras.
"Si estamos en busca de partículas raras más adelante, estos mesones estarán de fondo en los experimentos", dice Roland. "Estos resultados nos muestran que nuestras expectativas no estaban del todo mal, pero tenemos que modificar un poco las cosas".
Utilizando el Gran Colisionador de Hadrones, los físicos esperan finalmente detectar el bosón de Higgs, una partícula que se teoriza podría otorgar a todas las demás partículas su masa, así como las pruebas para otros fenómenos físicos tales como la supersimetría, las dimensiones extra del espacio y la creación de una nueva forma de materia llamada plasma de quarks y gluones (QGP). Los nuevos datos proporcionan un punto de referencia importante a la hora en que el CMS buscará las señales de la creación de QGP en las colisiones de iones de plomo en el LHC a finales de este año.
El equipo de CMS, que incluye más de 2.000 científicos de todo el mundo, cuenta con 45 miembros (incluyendo profesores, estudiantes y científicos de investigación), de la colaboración del Laboratorio del MIT de Física de Partículas de la Ciencia Nuclear y grupos de investigación de iones pesados.
El Gran Colisionador de Hadrones es capaz de crear colisiones de hasta 14 TeV, pero los científicos están llevando gradualmente el equipo hasta ese nivel para tratar de evitar los problemas de seguridad que han surgido en el pasado. En septiembre de 2008, el colisionador tuvo que ser cerrado durante varios meses después que un conector de unión de dos de los imanes del colisionador falló, provocando una explosión y fuga de helio líquido que enfría los imanes.
Durante la próxima ejecución del colisionador en marzo, los investigadores esperan crear colisiones de 7 TeV, dice Roland. El éxito de los esfuerzos más recientes "nos hace muy optimistas sobre el detector. Esto funcionó maravillosamente durante la ejecución del experimento."
Fuente:
Record-breaking collisions (MIT News)
Sobre la imagen:
Panorámica del LHC en el CERN. Crédito: CERN.
Record-breaking collisions (MIT News)
Sobre la imagen:
Panorámica del LHC en el CERN. Crédito: CERN.
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