El martes 5 de julio comenzará un nuevo periodo de toma de datos para los experimentos en el acelerador de partículas más potente del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), tras más de tres años de trabajos de actualización y mantenimiento. Los haces ya han estado circulando en el complejo acelerador del CERN desde abril, y la máquina LHC y sus inyectores se volvieron a poner en servicio para operar con nuevos haces de mayor intensidad y mayor energía.
Ahora, los operadores del LHC están listos para anunciar «haces estables», la condición que permite que los experimentos enciendan todos sus subsistemas y comiencen a tomar los datos que se utilizarán para el análisis físico. El LHC funcionará las 24 horas del día durante casi cuatro años a una energía récord de 13,6 billones de electronvoltios (TeV), lo que proporcionará mayor precisión y potencial de descubrimiento que nunca.
Los cuatro grandes experimentos del LHC han realizado importantes actualizaciones en sus sistemas de lectura y selección de datos, con nuevos sistemas de detección e infraestructura informática
“Enfocaremos los haces de protones en los puntos de interacción a un tamaño de haz de menos de 10 micras, para aumentar la tasa de colisión. En comparación con la Ejecución 1, en la que se descubrió el Higgs con 12 femtobarns inversos, ahora en la Ejecución 3 entregaremos 280 femtobarns inversos. Este es un aumento significativo, que allana el camino para nuevos descubrimientos”, afirma Mike Lamont, Director de Aceleradores y Tecnología.
Los cuatro grandes experimentos del LHC han realizado importantes actualizaciones en sus sistemas de lectura y selección de datos, con nuevos sistemas de detección e infraestructura informática. Los cambios les permitirán recolectar muestras de datos significativamente más grandes, con datos de mayor calidad que en ejecuciones anteriores. Los detectores ATLAS y CMS esperan registrar más colisiones durante la ejecución 3 que en las dos ejecuciones anteriores combinadas. El experimento LHCb se sometió a una renovación completa y busca aumentar su tasa de toma de datos por un factor de diez, mientras que ALICE apunta a un asombroso aumento de cincuenta veces en el número de colisiones registradas.
Probar la naturaleza dle bosón de Higgs con una precisión sin precedentes
Con el aumento de muestras de datos y una mayor energía de colisión, la Ejecución 3 ampliará aún más el ya muy diverso programa de física del LHC. Los científicos en los experimentos probarán la naturaleza del bosón de Higgs con una precisión sin precedentes y en nuevos canales. Es posible que observen procesos previamente inaccesibles y podrán mejorar la precisión de la medición de numerosos procesos conocidos que abordan cuestiones fundamentales, como el origen de la asimetría entre materia y antimateria en el universo. Los científicos estudiarán las propiedades de la materia bajo temperaturas y densidades extremas, y también buscarán candidatos para la materia oscura y otros fenómenos nuevos, ya sea a través de búsquedas directas o, indirectamente, a través de mediciones precisas de las propiedades de partículas conocidas.
“Esperamos con interés las mediciones de la descomposición del bosón de Higgs en partículas de segunda generación, como los muones. Este sería un resultado completamente nuevo en la saga del bosón de Higgs, confirmando por primera vez que las partículas de segunda generación también adquieren masa a través del mecanismo de Higgs”, comenta el teórico del CERN Michelangelo Mangano.
¿Bosones de Higgs adicionales?
«Mediremos la fuerza de las interacciones del bosón de Higgs con la materia y las partículas de fuerza con una precisión sin precedentes, y avanzaremos en nuestras búsquedas de desintegraciones del bosón de Higgs en partículas de materia oscura, así como búsquedas de bosones de Higgs adicionales«, indica Andreas Hoecker, portavoz de la colaboración ATLAS. «No está del todo claro si el mecanismo de Higgs realizado en la naturaleza es el mínimo que presenta una sola partícula de Higgs«.
Un tema observado de cerca serán los estudios de una clase de procesos raros en los que el experimento LHCb estudió una diferencia inesperada (asimetría de sabor de leptones) entre los electrones y sus partículas primas, los muones, en los datos de ejecuciones anteriores del LHC. «Los datos adquiridos durante la Ejecución 3 con nuestro nuevo detector nos permitirán mejorar la precisión en un factor de dos y confirmar o excluir posibles desviaciones de la universalidad del sabor de leptones«, asegura Chris Parkes, portavoz de la colaboración LHCb. Las teorías que explican las anomalías observadas por LHCb también suelen predecir nuevos efectos en diferentes procesos. Estos serán objeto de estudios específicos realizados por ATLAS y CMS. “Este enfoque complementario es esencial; si somos capaces de confirmar nuevos efectos de esta manera, será un gran descubrimiento en la física de partículas”, según Luca Malgeri, portavoz de la colaboración CMS.
Exploración de fenómenos dentro y más allá del modelo estándar
El programa de colisión de iones pesados permitirá la investigación del plasma de quarks-gluones (QGP), un estado de la materia que existió en los primeros 10 microsegundos después del Big Bang, con una precisión sin precedentes. “Esperamos pasar de una fase en la que observamos muchas propiedades interesantes del plasma de quarks y gluones a una fase en la que cuantificamos con precisión esas propiedades y las conectamos con la dinámica de sus constituyentes”, afirma Luciano Musa, portavoz de ALICE. colaboración. Además de las carreras principales de plomo a plomo, se incluirá por primera vez un breve período con colisiones de oxígeno, con el objetivo de explorar la aparición de efectos similares a QGP en pequeños sistemas de colisión.
Los experimentos más pequeños en el LHC – TOTEM, LHCf, MoEDAL, con su completamente nuevo subdetector MAPP, y los recientemente instalados FASER y SND@LHC, también están listos para explorar fenómenos dentro y más allá del modelo estándar, desde monopolos magnéticos hasta neutrinos y rayos cósmicos.
Nueva temporada de física
Comienza una nueva temporada de física, con un programa científico amplio y prometedor. El lanzamiento de LHC Ejecución 3 se transmitirá en vivo en los canales de redes sociales del CERN y en el enlace satelital de Eurovisión de alta calidad a partir de las 4:00 p. m. (CEST) el 5 de julio. Los comentarios en vivo del Centro de Control del CERN, disponibles en cinco idiomas (inglés, francés, alemán, italiano y español), guiarán a los espectadores a través de las etapas de operación que llevan los haces de protones desde la inyección en el LHC hasta las colisiones para la física en los cuatro puntos de interacción. donde se ubican los experimentos. Una sesión de preguntas y respuestas en vivo con expertos de los aceleradores y experimentos concluirá la transmisión en vivo.
Fuente: CERN.
