LHC: El gran colisionador de hadrones

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¿Qué es el LHC?• Es un acelerador de partículas

enorme que entró en operaciones en agosto de 2008.

• Tiene como misión producir el choque de protones que tengan una energía de 14 TeV.

• También podrá colisionar núcleos con energía de 1 150 TeV.

El electronvolt, abreviado como eV, es una unidad de energía equivalente a la energía cinética que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacío de 1 volt. Dicho valor se obtiene experimentalmente, por lo que no es una cantidad exacta. 1 TeV = 1,602176462 × 10-7 J

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Nació en el CERN (Donde nació también la WWW)

• La Organización Europea para la Investigación Nuclear (nombre oficial), mayormente conocida por la sigla CERN (sigla provisoria utilizada en 1952, que respondía al nombre en francés Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, es decir, Consejo Europeo para la Investigación Nuclear),1 es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas a nivel mundial.

• Está situado en la frontera entre Francia y Suiza, entre la comuna de Meyrin (en el Cantón de Ginebra) y la comuna de Saint-Genis-Pouilly (en el departamento de Ain).

http://es.wikipedia.org/wiki/CERN

Vista aérea del CERN

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Ubicación del LHC

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¿Cómo funcionará?

Clic para comenzar

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¿Por qué se necesita un colisionador?

• ¿Por qué es necesaria la construcción . . . ?

• El LHC es el último hito de una historia que se remonta hasta finales del siglo XIX con el descubrimiento de la radiactividad, los rayos alfa, beta, gamma, rayos X y muchas otras partículas denominadas fundamentales.

• Estas partículas fueron descubiertas en aceleradores como: Tevatron, LEP, SPS, HERA, SLAC, . . .

• En la actualidad se conoce muchas de las propiedades de estas partículas pero han surgido muchas otras interrogantes.

• Recuerda que en el camino de la comprensión de la materia se han producido muchos avances tecnológicos como: TV, las computadoras, dispositivos de imágenes médicas, las comunicaciones, etc.

• Se espera poder responder a las preguntas formuladas desde hace mucho con este nuevo aparato.

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Historia del descubrimiento de las partículas

• http://www.particleadventure.org/other/history/quantumt.html

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La composición del universo

• El universo está constituido de bloques elementales de materia (partículas elementales)

• Todas estas partículas existen desde instantes posteriores al Big bang.

• Estas partículas solo pudieron ser creadas en colisiones de alta energía.

• Por lo tanto, el estudio del origen del universo y su evolución posterior parte de la recreación de los instantes iniciales del mismo.

• De lograrlo, podremos comprender por qué evolucionan las galaxias y planetas de la forma como lo hacen, así como también se podrán desarrollar tecnologías mucho más potentes que las actuales.

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La composición del universo

• Todo el universo está compuesto de partículas elementales.

– Materia• Átomos• electrones y núcleos• protones y neutrones• quarks

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La estructura de la materia

• Las observaciones de los rayos cósmicos y las huellas de las partículas en las cámaras de niebla en los aceleradores de partículas permitieron descubrir más partículas: muones, partículas tau, neutrinos y muchas partículas pesadas que no son fundamentales, pero que están hechas de quarks pesados.

• Por último, se halló la antimateria, la imagen especular de la materia ordinaria.

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La materia

q – quarkq - antiquark

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La antimateria

• La materia y la antimateria son perfectos opuestos.

• Para cara partícula hay una antipartícula, para el cual las propiedades eléctricas son opuestas.

• Cuando la materia y la antimateria se encuentran, se aniquilan entre sí liberando energía (mc2).

• Por ejemplo, 1 g ~107MJ ~ 2 kt de dinamita)

• Posteriormente, pueden reaparecer como fotones y otros pares de partículas y antipartículas.

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El cuadro final

• La labor de miles de físicos desde hace más de un siglo resultan en lo que se ha dado en denominar “Modelo estándar” de la física de partículas elementales.

• Este modelo consiste en considerar que hay 12 partículas materiales y cuatro tipos de fuerzas.

• Dos familias de materia (quarks y leptones)• Seis quarks y seis leptones organizados en tres familias cada uno.

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Más sobre el modelo estándar

• El modelo estándar es actualmente la mejor descripción del mundo de los quarks, leptones y otras partículas.

• Sin embargo, deja muchas preguntas sin resolver.

• ¿Cuál es el origen de las masas de las partículas?

• Masas → mecanismo de Higgs → partícula de Higgs → es la última y quizás más importante parte faltante del modelo

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Misterios sin resolver

¿El universo está acelerando?

¿Por qué no observamos en el universo conocido gran cantidad de antimateria?

¿Existe la materia oscura? ¿está compuesta de un nuevo tipo de partículas?

¿Cuál es el origen de la masa?

http://www2.slac.stanford.edu/VVC/theory.html