¿Qué es el Gran Colisionador de Hadrones y qué hace?

A veces, los científicos necesitan una razón para ir rápido. Curiosamente, no es solo por diversión y no es solo para satisfacer una necesidad profundamente arraigada de velocidad. La aceleración de partículas es una parte importante del proceso científico en muchas disciplinas diferentes.

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En la ciencia, un acelerador de partículas es una máquina diseñada para aumentar la velocidad de las partículas cargadas y luego canalizarlas en un haz. En el proceso de investigación, los científicos canalizan el haz de partículas hacia un objetivo para poder realizar observaciones de los átomos, las moléculas, las leyes de la física y cómo todos ellos son impactados por el haz.

El Gran Colisionador de Hadrones

El Gran Colisionador de Hadrones funciona como la creación más grande y de mayor energía de su tipo. Con 17 millas de circunferencia y casi 600 pies (o 100 metros) bajo tierra, el LHC es un tipo específico de acelerador de partículas llamado colisionador. Esto significa que el LHC choca dos haces de partículas y luego los científicos observan los resultados. Después de la colisión, los científicos observan los átomos, las moléculas y las leyes de la física en juego.

Fue construido entre los años 1998 y 2008 con la ayuda de más de 10.000 científicos, más de 100 países e innumerables universidades y laboratorios de todo el mundo. La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) construyó el acelerador cerca de Ginebra, justo debajo de la frontera entre Francia y Suiza.

El LHC del CERN tiene cuatro puntos de cruce diferentes a lo largo de sus 17 millas. Estos puntos de cruce son donde se producen las colisiones de partículas aceleradas. Alrededor de estos puntos de cruce se colocan siete detectores diferentes, cada uno de ellos especialmente diseñado para observar y detectar un fenómeno específico.

¿Qué hace el Gran Colisionador de Hadrones?

El Gran Colisionador de Hadrones funciona como una serie compleja de máquinas, cada una con una cantidad creciente de energía. A principios de la década de 1980, los científicos comenzaron a contemplar cómo sería un sucesor del Gran Colisionador de Electrones y Positrones (¡y el LEP ni siquiera estaba en funcionamiento todavía!).

Estos primeros indicios sobre el LHC permanecieron en un segundo plano hasta finales de 1994 y principios de 1995, cuando el Consejo del CERN decidió comenzar la planificación. A finales de 1995 contaban con un informe técnico de diseño. En 1998, comenzó la construcción.

Pero, ¿qué hace exactamente el Gran Colisionador de Hadrones? Si bien a los teóricos de la conspiración les gustaría que creyeras que su propósito es abrir un portal a otro mundo, en realidad está mucho más fundamentado que eso. En pocas palabras, el LHC facilita las colisiones de haces de protones. Más allá de esto, el LHC también permite la aceleración de haces de iones pesados.

El objetivo del LHC es permitir a los físicos probar las predicciones de diferentes teorías de la física de partículas. Los colisionadores como el LHC están diseñados para acelerar las partículas hasta alcanzar la mayor energía cinética posible y luego permitirles colisionar con otras partículas. Echar un vistazo a las consecuencias de estas colisiones permite a los científicos examinar la estructura del mundo subatómico y, en mayor medida, las leyes mismas de la naturaleza. (No es necesario ningún portal).

¿Cuál es el propósito del Gran Colisionador de Hadrones?

Puede que el Gran Colisionador de Hadrones del CERN no parezca algo tan importante en el gran esquema de las cosas, pero la verdad es que el LHC existe para encontrar respuestas a algunas de las preguntas abiertas más fundamentales en el campo de la física. Los descubrimientos realizados por el LHC tienen el potencial de resolver algunas de las preguntas sin respuesta más largas sobre el espacio y el tiempo, la mecánica cuántica e incluso la relatividad general.

Algunas de las preguntas específicas que los científicos esperan responder son las siguientes.

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¿De dónde se origina la masa?

En un intento por hacer descubrimientos sobre el origen de la masa, los científicos esperan que el LHC les permita examinar más a fondo la teoría del bosón de Higgs, la partícula que da masa.

¿Existe evidencia de supersimetría?

La supersimetría es una teoría que sugiere que las partículas estándar actualmente conocidas por el hombre en realidad son superadas por la posible existencia de partículas mucho más grandes. Si el LHC puede encontrar evidencia de supersimetría, podría ayudar a unificar las fuerzas fundamentales.

¿Dónde está toda la antimateria?

Si durante el Big Bang se crearon tanto materia como antimateria, ¿por qué hay más materia que antimateria? Sabemos que la energía no se puede crear ni destruir, por lo que si esto es cierto para la energía, debe serlo para la materia y la antimateria. Quizás el LHC pueda ayudar a descubrir más cosas sobre esta teoría.

¿De dónde se originan la materia oscura y la energía oscura?

Las partículas que los científicos conocen y observan hoy en día solo representan alrededor del 4% del universo conocido. Hay una búsqueda incansable de las partículas detrás de la materia y la energía oscuras, y el LHC podría ayudar a desbloquear esa búsqueda, sin mencionar la investigación sobre el origen del agujero negro y el agujero de gusano.

¿Qué ha logrado hasta ahora el Gran Colisionador de Hadrones?

Desde su finalización en 2008, el Gran Colisionador de Hadrones ha tenido dos ejecuciones exitosas: una entre 2010 y 2013, y otra entre 2015 y 2018. Cada una de estas dos ejecuciones vino con su propio conjunto de descubrimientos y logros.

Primera ejecución (2010-2013)

• Estableció el récord mundial de intensidad del haz
• Facilitó las primeras colisiones a 8 tetraelectronvoltios (TeV)
• Descubrimiento del bosón de Higgs
• Logró más de un millón de billones de colisiones.

Segunda ejecución (2015-2018)

• Facilitó las primeras colisiones a 13 TeV.
• Iones de xenón colisionaron en un intento de descifrar el misterio que rodea al plasma de quarks y gluones
• Exploró más a fondo el bosón de Higgs.
• Logró más de 16 millones de billones de colisiones.

¿Hacia dónde se dirige el Gran Colisionador de Hadrones desde aquí?

Si bien sus dos ejecuciones de 2010-2013 y 2015-2018 están en los libros, el Gran Colisionador de Hadrones acaba de comenzar la tercera ejecución en abril de 2022. Se espera que esta tercera ejecución sea la más larga hasta el momento para el LHC, extendiéndose hasta el final. hasta 2026. ¿Cuáles son los objetivos para esta tercera carrera?

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Tercera carrera (2022-2026)

• Más investigaciones sobre el plasma de quarks y gluones
• Investigaciones adicionales sobre el bosón de Higgs
• Investigación continua sobre las leyes subatómicas de la física.
• Más investigaciones sobre los orígenes del agujero negro y el agujero de gusano

Actualizaciones futuras

Una vez finalizada la tercera prueba en 2026, el CERN planea actualizar el LHC con una actualización de alta luminosidad. Esto les permitirá aumentar a 14 TeV o más, sin mencionar que permitirá a los científicos la oportunidad de desbloquear descubrimientos y mediciones aún más raras. (Y, si hay que creer en esos teóricos de la conspiración, ¿tal vez incluso abrir un portal a otro mundo?)

Preguntas frecuentes

¿Qué es el Gran Colisionador de Hadrones?

El Gran Colisionador de Hadrones (también conocido como LHC) es el acelerador de partículas más grande y poderoso del planeta.

¿Qué tipo de partícula acelera el Gran Colisionador de Hadrones?

El LHC suele acelerar protones.

Dónde está el Gran Colisionador de Hadrones?

El LHC tiene unas 17 millas (o 27 kilómetros) de longitud y unas 600 millas (o 100 metros) por debajo de la frontera entre Francia y Suiza.

¿Qué tan caliente está el Gran Colisionador de Hadrones?

El LHC ha alcanzado los 9,9 billones de grados Fahrenheit, una temperatura más alta que la explosión de una supernova.

¿Qué es el Gran Colisionador de Hadrones y cómo funciona?

El LHC es el acelerador de partículas más grande y potente jamás creado. Funciona acelerando partículas y canalizándolas en haces, luego colisionándolas y observando los resultados.

¿Qué intenta demostrar el Colisionador de Hadrones?

El LHC está tratando de demostrar qué mantiene estable nuestro universo y qué tipo de partículas le dan masa a nuestro universo, entre otros innumerables misterios que esperan ser descifrados.

¿Qué ha hecho el Colisionador de Hadrones?

Entre los muchos logros del LHC, quizás el más famoso y notable sea el descubrimiento de la partícula del bosón de Higgs.

¿Por qué se creó el Colisionador de Hadrones?

El LHC se creó para intentar encontrar respuestas a algunas de las preguntas más urgentes de la física de partículas.

Puede el Gran Colisionador de Hadrones destruir el mundo?

En pocas palabras: no. Si bien el LHC es increíblemente poderoso, no es lo suficientemente poderoso como para destruir el mundo.

¿Qué pasaría si explotara el colisionador de hadrones?

Si el LHC explotara, probablemente crearía un cráter de unos 300 metros de profundidad y unos 5 kilómetros de ancho.

¿Qué tan seguro es el colisionador de hadrones?

El LHC es increíblemente seguro y se somete a un amplio mantenimiento y actualizaciones en los años entre recorridos para garantizar ese alto nivel de seguridad.

¿Ha encontrado dimensiones adicionales el Gran Colisionador de Hadrones?

No, el LHC no ha encontrado dimensiones adicionales. Sin embargo, eso no quiere decir que no pueda hacerlo en el futuro. (Especialmente porque investiga los orígenes del agujero negro y del agujero de gusano).

¿Qué pasaría si un humano estuviera en un acelerador de partículas?

Si un humano estuviera en un acelerador de partículas, el rayo probablemente abriría un pequeño agujero a través del cuerpo en su camino. Después de esto, el cuerpo sería irradiado, lo que plantearía sus propios problemas.

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¿Cuánto tiempo llevó construir el colisionador de hadrones?

El LHC tardó unos diez años en construirse y costó casi cinco mil millones de dólares. El mantenimiento también ha costado bastante dinero en los años transcurridos desde que terminó la construcción, lo que eleva el costo total a casi ocho mil millones en las últimas dos décadas.