El Large Hadron Collider (LHC). El sistema de vacío más grande del mundo está operando en el CERN.

José Miguel Jiménez y Carvajal

Resumen


Cuando el 10 de septiembre del 2008, se puso en ser-vicio en el CERN, el gran colisionador de hadrones, elLHC (Large Hadron Collider), un acelerador de partículasgigante salido de la imaginación de los físicos de partículasde altas energías, se inició el más ambicioso experimentoen el campo de la Física de Partículas de Alta Energía. Seespera que conduzca al descubrimiento del pronosticadoBoson de Higgs o podría desvelar nuevas físicas más alládel Modelo Estándar.Con sus 26.7 Km de longitud, el LHC tiene el sistemade vacío más grande del mundo operando en una extensagama de presiones y utilizando una impresionante variedadde tecnologías de vacío, alguna de las cuales fueron puestasa punto en el CERN. Este sistema es fundamental para losaceleradores ya que evidentemente, sin vacío, las partículasno podrían sobrevivir ni los detectores funcionar.Instalado en el túnel subterráneo (entre –80 y –140 m)del antiguo LEP (gran colisionador de electrones y posi-trones) y a caballo sobre la frontera franco-suiza a menosde 15 Km de la ciudad de Ginebra (figura 1), el LHC estácompuesto por un doble anillo de almacenamiento departículas. Cada anillo, transportará un haz de hadronesde 7 TeV de energía que circularán en direcciones opues-tas, colisionando en cuatro gigantescos experimentos(figura 2). Los dos haces de hadrones serán dirigidos yenfocados por centenares de imanes supraconductores,enfriados a una temperatura de 1.9 K (–271.25ºC) utili-zando helio superfluido. Un vacío de aislamiento permitereducir los intercambios térmicos entre los imanes criogé-nicos y el criostato a la temperatura ambiente.Comparado con un acelerador lineal, un colisionador departículas como el LHC tiene exigencias para el vacío del hazde partículas más importantes. En el LHC, las partículas delhaz viajan a una velocidad muy próxima a la velocidad de laluz (300.000 Km/s) y completan ¡más de 11.000 revolucio-nes del anillo por segundo! Por diseño, cada ciclo (inyección,colisiones entre haces, extracción de los haces) de Físicadurará 10 horas durante las cuales el vacío residual tendráque tener un impacto de incidencia mínima sobre los haces.Tal requisito requiere una vida de las partículas que tiene queexceder 100 horas, lo que implica que las partículas viajendurante 4 billones de revoluciones del LHC, equivalentes¡a 280.000 viajes a la luna! (384.000 Km) sin colisionar conlos átomos o moléculas del vacío residual. Estos requisitos yotros más serán explicitados en este artículo.

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