Arranca de nuevo el Gran Colisionador de Hadrones del CERN

Este viernes 22 de abril, a las 12:16 h (hora peninsular española), dos haces de protones han circulado en direcciones opuestas por el anillo de 27 kilómetros del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN, en la frontera franco-suiza) con una energía de inyección de 450 mil millones de electronvoltios (450 GeV).

El más grande y potente acelerador de partículas del mundo ha vuelto a ponerse en marcha tras una pausa de más de tres años en la que se han llevado a cabo tareas de mantenimiento, consolidación y actualización.

“Estos haces han circulado a la energía de inyección y contenían un número relativamente pequeño de protones. Todavía faltan un par de meses para que se produzcan colisiones de alta intensidad y alta energía”, afirma Rhodri Jones, jefe del Departamento de Haces del CERN, “pero estos primeros haces representan el exitoso reinicio del acelerador tras el duro trabajo realizado durante esta segunda gran parada”.

“Tanto las máquinas como las instalaciones se han sometido a importantes mejoras durante esta segunda y larga parada del acelerador del CERN”, explica el director de Aceleradores y Tecnología del CERN, Mike Lamont, “y el propio LHC ha sido sometido a un extenso programa de consolidación y ahora funcionará a una energía aún mayor y, gracias a las importantes mejoras en los inyectores, proporcionará un número significativamente mayor de datos en los nuevos experimentos del LHC”.

En octubre de 2021, varios haces piloto circularon por el LHC durante un breve periodo de tiempo. Sin embargo, los que han circulado hoy marcan no solo el final de la segunda parada larga del LHC, sino también el inicio de un nuevo ciclo de recolección de datos físicos que se extenderá durante los próximos cuatro años y cuyo comienzo está previsto para este mismo mes de julio.

Energía récord de 13,6 TeV

Hasta entonces, la comunidad experta del LHC trabajará sin descanso para volver a poner en marcha la maquinaria de manera progresiva y para aumentar, de forma segura, la energía y la intensidad de los haces, con el objetivo de producir colisiones a una energía récord de 13,6 billones de electronvoltios (13,6 TeV).

El que arranca ahora es el tercer periodo de toma de datos del LHC, llamado Run 3, que permitirá a los detectores del acelerador recoger información de colisiones entre partículas no solo a una energía récord, sino también en cantidades nunca antes alcanzadas.

Los experimentos ATLAS y CMS esperan registrar cada uno más colisiones durante este nuevo periodo que en los dos anteriores periodos de funcionamiento juntos, mientras que el LHCb, que ha sido completamente renovado durante la parada, prevé que su número de colisiones detectadas se multiplique por tres.

Por su parte, ALICE, un detector especializado en el estudio de las colisiones de iones pesados, espera multiplicar por cuatro o por cinco el número total de colisiones de iones detectadas, gracias a una reciente implementación de mejoras.

Este gran número de colisiones que se espera registrar permitirá a la comunidad investigadora internacional estudiar el bosón de Higgs con gran precisión y someter el modelo estándar de la física de partículas a las pruebas más estrictas realizadas hasta la fecha.

Física más allá del modelo estándar

Durante este nuevo periodo de funcionamiento del LHC, también se prevé el comienzo de dos nuevos experimentos , FASER y SND@LHC, diseñados para buscar física más allá del modelo estándar.

Además los investigadores tienen otros muchos objetivos para este nuevo Run 3, como el estudio de colisiones protón-helio para medir la frecuencia con la que se produce la antimateria de los protones (antiprotones) en estas interacciones, o el análisis de colisiones con iones de oxígeno, cuya finalidad es mejorar el conocimiento sobre la física de los rayos cósmicos y del plasma quark-gluón, un estado de la materia que existió poco después del Big Bang.