1 El Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

1. 1El Gran Colisionador de Hadrones(LHC) Explorando el Universo de arriba abajo por: Luis Guillermo Restrepo Rivas Planetario de Medellín “Jesús Emilio Ramírez G” Medellín, 20 de Enero de 2009

2. TEMARIO • Modelo Estándar de la Física de partículas • Partículas e interacciones • ¿Cómo funciona un aceleradores de partículas? • Fundamentos eléctricos y magnéticos • El Gran Colisionador de Hadrones: “LHC” • Estructura y principales experimentos

3. ≈ 10-15 m ≈ 10-10 m ≈ 10-18 m

5. Electricidad Electromagnetismo Magnetismo Luz Interacción Débil Interacc. de neutrinos () n → p+ + e- + e Protones ( p+ ) Interacción Fuerte Neutrones ( n) Piónes ( π) Gravedad terrestre Mecánica celeste Interacciones o fuerzas Interacción Electrodébil MODELO ESTÁNDAR RELATIVIDAD Gravitación universal Geometría del espaciotiempo Relatividad del movimiento

7. quark y antiquark estable

8. TEMARIO • Modelo Estándar de la Física de partículas • Partículas e interacciones • ¿Cómo funciona un aceleradores de partículas? • Fundamentos eléctricos y magnéticos • El Gran Colisionador de Hadrones: “LHC” • Estructura y principales experimentos

9. cátodo (-) ánodos (+) aceleradores haz de electrones ánodo de enfoque bobinas deflectoras pantalla fosforescente

10. Acelerador Lineal (“Linac”)

11. V S N F B V B F Fuerza de Lorentz

12. F F v Sincrotrones Inyección B v Electroimanes Extracción Curvatura de la trayectoria

13. Enfoque con magnetos cuadrupolares

14. TEMARIO • Modelo Estándar de la Física de partículas • Partículas e interacciones • ¿Cómo funciona un aceleradores de partículas? • Fundamentos eléctricos y magnéticos • El Gran Colisionador de Hadrones: “LHC” • Estructura y principales experimentos

15. A energías suficientes: producción de nuevas partículas mediante la interacción fuerte. Colisión de partículas E = mc2

16. circunferencia = 27 km 8,6 km

17. + 27 km ≈ 23.2 km 3.8 km La longitud tunel del LHC

20. cuadrupolos “enfocadores” trayectoria real trayectoria ideal magneto deflector cuadrupolos “desenfocadores” El LHC tiene: 1232 magnetos dipolos deflectores. 392 magnetos cuadrupolos enfocadores.

21. cilindro al vacío superconductores blindaje térmico (65oK) yugo de hierro (1.9oK) bobinas superconductores Helio (50oK) ductos de los haces Líneas de campo magnético

22. ElectrónVoltio (eV): Energía cinética que adquiere un electrón al ser acelerado por una diferencia de potencial de 1 voltio, en el vacío. 1.6 ergios 1.6 × 10-7 julios 4.45 × 10-11 vatios×hora 1 TeV ≈ Energía y Luminosidad 1 Tera electron-voltio = 1.000.000.000.000 eV

23. n2 n1 Luminosidad

24. Algunos parámetros del LHC

26. Experimentos principales ATLAS(AToroidal LHC ApparatuS) CMS(Compact Muon Solenoid) ALICE(ALarge Ion Collider Experiment) LHC-b(Large Hadron Collider - beauty)

27. ATLAS y CMS Colisión de protones, a 7 TeV por protón. Busqueda del bosón de Higgs.

28. El Mecanismo de Higgs Analogía: David J. Miller (University College London) Ilustración: Georges Boixader

30. ATLAS Long. = 44 m Diam. = 22 m 8 video

31. Detectores del ATLAS (93% Ar,7% CO2 )

32. ATLAS

33. Más que todos los experimentos previos de física de altas energías combinados CMS Long. = 22 m Diam. = 15 m Peso = 12500 t

35. Long. = 26 m Altura = 16 m Peso = 10000 t Pb+82 Pb+82 Pb+82 video ALICE Colisión núcleos de Plomo (Pb+82), a 2.76 TeV por núcleón. Interacción de la materia a altas densidades de energía, donde se espera la formación de una nueva fase de la materia: Plasma de quarks y gluones. ¿Por qué los protones y neutrones tienen más masa que las de los quarks que los forman? ¿Pueden liberarse los quarks de sus protones y neutrones?

36. LHC b Colisión de protones, a 7 TeV por protón. Explorar la violación de la paridad CP mediante estudio de desintegraciones que producen quarks bottom (beauty) y charm.

37. y z x T P C C -x -y -z Simetrías C, P, T, CP, CPT Conservacion y violación

38. Detectores de Hadrones cargados Detectores de Muones Calorímetros Seguimiento (“tracking”) Localizador de vértices o p p  LHC b

39. Colaboración Internacional

40. El Centro de de Control

41. La red de cómputo (“Grid”)