martes, 16 de septiembre de 2008

¿Qué es el LHC? (parte 2)

Bueno, retomando el tema...

Ahora tocaba hablar del LHC... que significa Large Hadron Collider, en castellano, Gran Colisionador de Hadrones. Vale, ahora os daréis cuenta de que no os he hablado de los Hadrones (que no es como gritaría un gangoso si le atracan...).

Los Hadrones son las partículas que sienten la interacción nuclear fuerte, esta interacción es la que liga a los quarks para formar protones y neutrones, y además mantiene unido a estas partículas en el núcleo atómico. Pensad que si sólo existiese la fuerza electromagnética, los protones se repelerían entre sí, y no habría núcleos, por tanto tiene que haber algo más.
Los Hadrones se dividen en Bariones (son fermiones -> espín semientero, protones por ej.) y Mesones (son bosones -> espín entero) .

Bueno, creo que tenemos un lío de clasificaciones y demás, así que voy a resumir:

Partículas elementales (nada más pequeño): leptones, quarks (y podemos meter a las partículas de interacción, como el fotón o los bosones W y Z)

Hadrones: cosas formadas por quarks.
Y cada una de esas cosas puede ser un fermión o un bosón según su espín.

El LHC es (o va a ser, que parece que a día de hoy está apagado otra vez :P) un colisionador de Hadrones, en concreto de protones a una energía en torno a 10 TeV. El TeV es equivalente a 10^12 eV. El eV es la energía que adquiere un electrón cuando se le aplica una diferencia de potencial de 1 Voltio. El LHC es circular, y tiene una longitud de 27 km (casi nada...). Está situado bajo tierra entre Suiza y Francia.

Lo interesante de chocar protones, es que como están hechos de quarks, estos interaccionan entre sí, y producen muchas partículas nuevas que son las que van a estudiar en los diferentes detectores del LHC.

En concreto hay 5: CMS, ATLAS, ALICE, LHCb y TOTEM.

Fig. 1

Próximamente haré un resumen de cada detector, ahora os voy a explicar como hacen para chocar esos haces de protones.

Lo primero es conseguir protones, para esto es necesario ionizar un gas como el hidrógeno (protón con un electrón orbitando), es decir, arrancar su electrón. Esto se consigue en los aceleradores lineales del Cern o Linacs (fig. 1). Fig. 2

Los aceleradores lineales funcionan mediante cavidades de radiofrecuencia, lo que tenemos son ondas de radio que van excitando a los protones y los van "empujando" (en el sentido eléctrico del término). Las ondas de radio son radiación electromagnética, y por tanto campos eléctricos, ya sabemos que si situamos una partícula eléctrica en un campo eléctrico siente una fuerza. El motivo de hacerlo con campos variables (tienen una frecuencia, por tanto son ondulatorios, su valor no es constante) es porque sería mucho más díficil y costoso acelerarlos con un campo estático (necesitaríamos una diferencia de potencial igual a la energía que quisiéramos conseguir). Con la radiofrecuencia digamos que vamos acelerando a saltos con dispositivos no muy energéticos, pero que su acción sumada se va acumulando.

Lo siguiente es aumentar su energía, tras los Linacs están a 50 MeV, que es casi la millonésima parte de su energía final. De ahí pasa al Proton Synchrotron Booster (sincrotrón hace referencia a que es circular, bueno, es más complicao, dejémoslo así xDD), que es el primer acelerador circular del Cern, y el más pequeño, ahí llegamos a una energía de 1.4 GeV.

La siguiente etapa es el Proton Synchrotron (PS) (fig. 1), que es el primer acelerador "serio". Se construyó en 1959 y tiene una circunferencia de 630 metros. Nos lleva a 28 GeV. Ya son energías serias.

La última antes del LHC! El Super Proton Synchrotron (SPS) que mide 9.6 km y nos lleva a 400 GeV, que es casi 1/2 TeV. En el SPS se llevaron a cabo los experimentos que le dieron al Cern el premio Nobel.

De ahí pasan ya al LHC, a unos 450 GeV de energía y son acelerados hasta los 7 TeV más o menos. Se inyectan dos haces, uno en cada sentido, por lo que la energía total del choque es de 14 TeV.

Para acelerar en un Synchrotron, el proceso es el mismo que en los Linacs. Lo que ocurre es que ahora tenemos que conseguir que el haz complete una circunferencia, y esto es un problema ingenieril bastante complejo. Lo que necesitamos son imanes, porque un campo magnético perpendicular a la dirección de una partícula cargada la hace describir una trayectoria circular (fig. 3). Por tanto vamos a tener dipolos (un polo norte enfrentado a un polo sur) para hacer girar a las partículas y además cuadrupolos (4 polos enfrentados entre sí) ya que estos lo que van a hacer es separar o juntar el haz, enfocarlo en otras palabras (el mismo principio que una lente, salvando las distancias).
Fig. 3 (las cruces indican que el campo B entra en perpendicular hacia la pantalla)

Bueno, ya sabemos que es lo que choca en el Cern, y cómo lo hace, ahora nos falta saber para qué... y eso vendrá en la pequeña descripción que haga de cada detector del Cern.

Hasta la próxima : )

PD: comentad que os parece, sobre todo en términos de claridad y redacción, porque igual lo estoy haciendo más oscuro de lo que creo... xD Me viene bien para repasar estas cosas que se me están olvidando :_(

lunes, 15 de septiembre de 2008

¿Qué es el LHC? (parte 1)

Bueno, viendo la avalancha de peticiones (en concreto dos, que viendo las visitas de este blog es más o menos el público asistente a un concierto de U2 en comparación) voy a crear una serie de posts sobre el LHC situado en el Cern.

Para empezar, tenemos que preguntarnos qué es el CERN. Sus siglas atienden a Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire que en castellano significa Consejo Europeo para la Investigación Nuclear.

Fundado en 1954 por 12 países (hoy son 20 los estados miembros, España se unió en 1961) tuvo que esperar 30 años hasta 1984 para obtener un éxito científico cuando Carlo Rubbia y Simon van der Meer obtuvieron el Premio Nobel de Física por el descubrimiento de los bosones W y Z. Las partículas elementales se dividen en bosones o fermiones, según su espín (momento angular intrínseco) sea entero o semi-entero (1/2, 3/2...) respectivamente. Un ejemplo bien conocido de fermión son los electrones. Los bosones suelen ser partículas de intercambio (pueden ser también cualquier agregado de materia que tenga espín entero, como el átomo de Helio-4), es decir, cuando interaccionan dos partículas, se envían un bosón. Un ejemplo de esto, es cuando un electrón en una capa atómica se excita, esto se produce porque absorbe un fotón, el fotón es un bosón ya que tiene espín 1. Los bosones W y Z median en la interacción nuclear débil.

Volviendo al LHC. Hoy en día, el modelo más extendido para explicar las partículas subatómicas es el Modelo Estándar, este se basa en las siguientes partículas elementales (no están formadas por nada más pequeño) y su interacción electromágnetica y nuclear (fuerte y débil):O sea, que tenemos leptones y quarks. Vayamos por partes, que esto es un poco lío me parece.

Leptones: pues se dividen en 3 familias, pero básicamente son lo mismo pero con distinta masa. Tenemos un par leptón - neutrino (los neutrinos hasta el día de hoy se consideran con masa cero, aunque se cree que no lo es) y su masa crece en este orden: electrón, muón y tau. Son fermiones, y están en los átomos por ejemplo (electrones) o aparecen en las desintegraciones de rayos cósmicos en la atmósfera (muones, de hecho si extiendes tu mano, unos 5/10 muones la atravesarán en un segundo :/ ).

Quarks: Estos son unos tipos especiales, los protones y neutrones (las partículas que forman en núcleo atómico) están hechos de ellos. Hay tres familias de quarks que se agrupan en parejas, y tienen nombres curiosos (es que los físicos de partículas son la monda... Big Bang Theory ;) como los que podéis ver en la foto. Cómo veis tienen carga eléctrica fraccionaria (1/3, 2/3...), y esto os parecerá una tontería, pero antes se pensaba que el electrón era la unidad de carga, así que imaginaos el revuelo que se montó cuando se postularon estos personajes.
Lo curioso de los quarks, es que no se pueden ver aislados, son libres cuando la energía tiende a infinito, mientras tanto están agregados formando otras partículas que tienen que tener carga entera, así que o juntas dos con carga opuesta, o 3 de varias formas (+1/3 +1/3 +1/3; +2/3 +2/3 -1/3...). Sin embargo se "sabe" que existen, por estudios de colisiones de protones, si no existieran los resultados serían distintos.

Bueno, una vez que tenemos esto y tenemos el Modelo Estándar con sus interacciones, pues que se quiere hacer en el LHC? Eso para el siguiente post!

jueves, 4 de septiembre de 2008

Tenemos que!

A veces no sabemos cual es la solución, y otras sí, pero no nos atrevemos a llevarla a cabo...

Hugh Laurie sabe expresarlo muy bien: (en clave de humor eh xD)


Aquí os dejo la traducción:

Mientras los niños pobres pasan hambre
y los ricos engordan,
Los políticos cambian, pero no pueden cambiar eso.

Nena, tu y yo tenemos la solución en nuestras manos,
Todo lo que tenemos que hacer es...

Cuando los vientos de guerra soplan y la marea sube,
No esperes a los buenos tiempos, porque estos ya han pasado.

Nena, tu y yo tenemos la solución, tan fácil que no lo creerías,
Todo lo que tenemos que hacer es...

Es tan facil de ver, si tan sólo nos escuchasen...

Tenemos que... mientras podamos
Tenemos que... todos juntos
Tenemos que... una y otra vez
Tenemos que... ^no lo entiendo^ y lima (alguna bebida imagino, si lo pilláis dejadlo en los comentarios)

miércoles, 3 de septiembre de 2008

Death Magnetic

Pues resulta que Metallica va a sacar un nuevo disco :OOOO

Sí señores, un nuevo disco, y de momento tiene buena pinta, por lo menos parece que vuelven a la fórmula previa a Load. Las canciones que han salido hasta ahora se pueden escuchar en youtube, y hay un video oficial de una cancion: The Day That Never Comes:

Video de TDTNC

Espero que la mezcla de audio no sea la definitiva, porque hay bastantes fallos, como clipping (que distorsionen en la mezcla) en las baterías y los volúmenes van cada uno por su lado. Pero la canción tiene puntazos, como una parte de melodía a dos guitarras tipo Iron Maiden que hacía tiempo que no veíamos (escuchábamos) en Metallica.

Más canciones que han salido, My Apocalipse:


Y Cyanide:


Y temas a parte, a mí Lars Ulrich, cada día me gusta menos, aunque por lo menos en este disco parece que la batería va a sonar a batería (y no a lata como en St. Anger), y en Cyanide hace un trabajo más que decente. Y sobre Kirk Hammet, pues solo decir que cada día toca peor parararara raa raa (the notes in between are fucking with me)

Que conste que a mí St. Anger no me disgustaba a nivel de canciones, pero la producción creo que destrozaba el disco... de todas formas, este tiene pinta de que me va a entrar bastante bien, y confío en que las canciones que aún no hemos escuchado serán aún mejores.

Un saludo \m/