El LHC produce las primeras colisiones de prueba a 13 TeV

Este jueves los haces de protones colisionaron en el LHC con un nuevo record de energía de 13 teraelectronvoltios (TeV). Este es uno de los muchos pasos que se requieren para preparar la máquina antes de que empiece el segundo ciclo de funcionamiento o Run 2 del LHC. El equipo de operaciones del LHC espera conseguir haces estables en las próximas semanas, la señal para los experimentos del LHC para empezar a tomar datos para la física a esta nueva frontera de energía.

«Por el momento estamos haciendo colisionar los haces a 13 TeV y ajustando sus órbitas para que choquen unos con otros», explica Ronaldus SuykerBuyk, del equipo de operaciones del LHC.

El mes pasado, los haces volvieron al acelerador por primera vez después de dos años de un intenso mantenimiento y consolidación. El equipo ha comprobado y refinado todos los instrumentos de los haces, imanes y colimadores a lo largo de los 27 kilómetros del LHC para las colisiones a 900 GeV (450 GeV por cada haz).

Incrementos de energía y cambio de parámetros

Pero cuando se incrementa la energía a 6,5 TeV por haz, cambian significativamente sus parámetros y órbitas. Además, los haces se concentran en un punto mucho más pequeño en los detectores, por lo que el lugar de las colisiones dentro de los experimentos puede cambiar.

«Cuando comenzamos a hacer colisionar los haces a una nueva energía, a menudo no llegaban a encontrarse», muestra Jorg Wenninger del equipo de operaciones del LHC. «Los haces son diminutos, solo unas 20 micras (millonésima parte del metro), 10 veces menor que a 450 GeV. Así que tenemos que analizarlo todo, ajustando la órbita de cada haz hasta que las tasas de colisiones que nos proporcionan los experimentos nos muestran que los estamos haciendo colisionar correctamente».

El diseño del LHC permite más de 2.800 paquetes de protones a la vez circulando por la máquina. Pero el equipo de operaciones del LHC comenzará las pruebas de colisiones solo con uno o dos paquetes a una intensidad nominal de 10^11 partículas por haz, para asegurarse que todo funciona adecuadamente.

Colimadores para interceptar partículas

Cuando el equipo de operaciones encuentre los puntos donde los haces interactúan de forma óptima para proporcionar el mayor número de datos para la física, los colimadores se tienen que colocar correctamente alrededor de las órbitas de los haces para interceptar las partículas que se desvían de la trayectoria del haz antes de que puedan llegar a los imanes o detectores. Cuando se valida la posición de todos los colimadores, el LHC entrará en modo de producción, describe Wenninger, convirtiéndose en una «fábrica de colisiones» que entrega datos a los experimentos. En ese momento, los experimentos podrán entrar completamente en funcionamiento, comenzando el Run 2 del LHC.

Mientras tanto, los experimentos del LHC ATLAS, ALICE, LHCb y CMS usarán los datos de estas pruebas para comprobar partes específicas de sus detectores para el próximo ciclo de funcionamiento.

Declarar ‘haces estables’ será solo el comienzo para el equipo de operaciones del LHC. «La máquina cambia alrededor tuyo», puntualiza Wenninger. «Habrá pequeños cambios a lo largo de los siguientes meses. Está la reproducibilidad de los imanes. Y el alineamiento de la máquina se mueve ligeramente con la geología cambiante del área. Así que tenemos que ajustarla cada día».

Unos 200 científicos y técnicos de grupos y centros de investigación españoles participan en los principales experimentos del LHC (ATLAS, CMS, LHCb y ALICE), con el apoyo del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider-Ingenio 2010.

(CPAN)