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Las temperaturas extremas del CERN

En su 60 cumpleaños en 2012, el centro de investigación suizo cumplió un récord mundial al demostrar por primera vez la existencia del bosón de Higgs. Pero el CERN tiene desde hace poco otro récord: el LHC capaz de conseguir las temperaturas más extremas del mundo. Isabel Béjar, coordinadora técnica del HL-LHC, explica las condiciones que deben darse para albergar el mayor acelerador de partículas del mundo construido por el CERN.

¿Qué es LHC? 

El LHC,en inglés Large Hardon Collider, es el Gran Colisionador de Hadrones: el acelerador de partículas más grandes y de mayor energía que existe. El LHC está considerada la máquina más grande construida por el ser humano en el mundo gracias al trabajo de 10.000 científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) y cientos de universidades y laboratorios.

Esta máquina se ubica a 175 metros bajo tierra en la frontera entre Francia y Suiza, cerca de Ginebra. El tamaño de esta máquina es de 27 kilómetros de circunferencia. El objetivo del Gran Colisionador de Hadrones es la búsqueda del origen de las llamadas partículas elementales. Sin embargo, gracias a este tipo de aceleradores se ha logrado desarrollar numerosas tecnologías que han contribuido al avance de la ciencia. Por ejemplo, la informática, la criptografía moderna o el posicionamiento geográfico por satélite.

El LHC, el lugar de las temperaturas extremas

Mantener un LHC como el del CERN requiere de una serie de condiciones para su correcto funcionamiento. Isabel Béjar, coordinadora técnica del HL-LHC, explica que el LHC es el lugar del planeta que alcanza las temperaturas más extremas del Universo tanto cálido como frío.

“Para conseguir esto tenemos imanes superconductores, con un a tecnología nivel titanio y para ello se utiliza helio supercrítico ” explica Béjar. Esto lleva a que toda la máquina este repleta de tuberías de helio y está bañada de helio por todas parte para lograr esas condiciones tan extremas.

ALICE, un experimento del CERN

El CERN lleva a cabo ocho experimentos con detectores en el acelerador de partículas LHC que son: ATLAS , CMS, TOTEM, LHCf, MoEDAL, FASER y ALICE. ATLAS y CMS explotan los mismos aspectos pero con tecnologías diferentes. Sin embargo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y ALICE no, “son únicos en su especie” afirma Béjar.

ALICE, que significa “A Large Ion Collider Experiment”, es muy diferente tanto en diseño como en propósito de los otros experimentos en el LHC. Su objetivo principal es el estudio de las colisiones frontales entre núcleos pesados. En estas reacciones, la potente energía del LHC calienta la materia en la zona de colisión a una temperatura que es 100.000 veces superior a del nucleo del Sol.

“El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y ALICE son la joya innovadora” asegura Isabel Béjar. Por su parte, ALICE realiza lo que se llama como “long plasma”. A través de este experimento, el CERN quiere colisionar iones de plomo que, según la coordinador técnica, con esto “estamos haciendo lo que se conoce como la ‘sopa’ ellos y nos permite llegar a energías más calientes que el centro del Sol”.

En qué consiste el experimento ALICE

El experimento consta de 18 sistemas de detección diferentes, cada uno con su propia tecnología específica. ALICE usa un detector altamente sensible que toma medidas de hadrones, electrones, muones y fotones producidos en la colisión de núcleos.

Los núcleos y nucleones se funden en sus constituyentes elementales, quarks y gluones. El objetivo: recrear por un breve instante la materia prima que llenó el universo hasta unos microsegundos después del Big Bang. La zona de reacción caliente se expande casi a la velocidad de la luz y, en el proceso, se enfría, se rompe y se condensa de nuevo en una gran variedad de partículas ordinarias de materia compuesta.

¿Para qué sirve ALICE? Este proyecto del CERN se ha puesto en marcha para entender cómo evolucionan las galaxias, cuáles son las partículas fundamentales y cómo funcionan las leyes de la física cuando se llevan a los extremos, entre otras.

Datos básicos sobre ALICE

  • Tamaño: 26 m de largo, 16 m de diámetro
  • Peso: 10.000 toneladas
  • Diseño Barril central con espectrómetro de muones delantero de un solo brazo
  • Participación de más de 1.500 personas, incluyendo físicos, ingenieros técnicos, estudiantes y personal de apoyo.
  • 37 países participantes
  • 154 institutos de investigación