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domingo, 1 de abril de 2018

El sistema de refrigeración criogenica mas grande del mundo.

La Organización Europea para la Investigación Nuclear, comúnmente conocida por las siglas CERN, ​ es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas del mundo. En él se encuentra el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un acelerador de partículas subatómicas dotado de unos potentísimos imanes que trabajan cerca del cero absoluto gracias a técnicas de alto vacío e ingentes cantidades de Helio líquido. Baste decir que la unidad consume en un solo día toda la producción de helio mundial. Podemos decir que se trata del sistema de refrigeración criogénica más grande jamás creado por el hombre.

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) es el mayor acelerador de partículas del mundo. En este experimento, los físicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) hacen chocar entre sí partículas subatómicas (principalmente protones, uno de los constituyentes del núcleo del átomo) en puntos seleccionados donde se ubican grandes detectores (ATLAS, CMS, LHCb y ALICE). Estos registran las partículas resultantes de las colisiones para estudiar los elementos que componen la materia de la que está formado el Universo, incluidos nosotros mismos, y sus interacciones.
Situado en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra, el LHC es un anillo de 27 kilómetros de circunferencia ubicado a 100 metros bajo tierra. Es una de las máquinas más complejas construida nunca: sus 9.300 imanes superconductores, fundamentales para hacer girar los haces de partículas a velocidades cercanas a las de la luz, deben refrigerarse a una temperatura inferior a la del espacio exterior (-270 grados centígrados, cerca del cero absoluto); el interior del anillo es el lugar más vacío del Sistema Solar (10-13 atmósferas) para evitar que las partículas colisionen con moléculas de gas; y cuando las partículas colisionan entre sí se generan temperaturas 100.000 veces más calientes que el interior del Sol.
Los dos anillos aceleradores tienen ocho kilómetros de diámetro y casi 28 kilómetros de circunferencia. Es el sistema de refrigeración más grande del mundo, con 9.600 imanes enfriados a -271 grados centígrados. Tiene cuatro grandes detectores pesando desde 4.9 millones a 11.3 millones de kilos cada uno, y dos detectores más pequeños.
Hadrones
Los hadrones son partículas sub-atómicas que interactúan con la Fuerza Nuclear Fuerte. ¿Qué es la Fuerza Nuclear Fuerte? Es la fuerza más poderosa del universo, aunque sólo opera dentro del núcleo de un átomo. Es la fuerza mediada por partículas fundamentales llamadas gluones, los cuales mantienen juntas a tres partículas fundamentales llamadas quarks, las cuales constituyen un protón o un neutrón. La Fuerza Nuclear Fuerte disminuye su fuerza a medida que los quarks se acercan, y aumenta su fuerza a medida que se distancian. No existe un fenómeno natural conocido lo suficientemente fuerte para separar los tres quarks. El segundo efecto de orden de la Fuerza Nuclear Fuerte es el mantener a los protones y neutrones juntos en el núcleo del átomo. Esta fuerte interacción es liberada durante una reacción nuclear, tal como la que tiene lugar en el sol, una bomba nuclear, o un reactor nuclear.
Colisionador
Un colisionador es un tubo acelerador de vacío, casi circular, bajo tierra, en el cual partículas cargadas se mueven en direcciones opuestas casi a la velocidad de la luz. Las partículas son aceleradas y mantenidas a una energía constante por resonadores electromagnéticos. Los rayos de partículas son enfocados por imanes cuadripolares y mantenidos en sus órbitas por imanes dipolares. Cuando las computadoras y detectores están listos, rayos de protones o de iones de plomo, son colisionados en cuatro puntos donde los dos anillos intersecan. Los dos rayos, colisionando desde direcciones opuestas, duplican la energía liberada a un equivalente de ¡100.000 veces el calor del centro del sol! Los detectores capturan el momento de la colisión de partículas y las computadoras analizarán los datos por los meses y años venideros.
El objetivo del LHC es ayudar a entender a los científicos la naturaleza de la materia en el momento en que el cosmos fue creado.
Fuente: Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN)