Achegándonos ao LHC

INICIO CERN LHC FÍSICA NO LHC DETECTORES MODELO ESTÁNDAR EDUCACIÓN LIGAZÓNS NOVAS E MÁIS GLOSARIO

NOVAS: Siga as novas...

 ECUACIÓN DOS GASES IDEAIS
 

Os protóns só poden seren acelerados ao través do baleiro, para evitar as colisións con moléculas de gases permitíndose así o máis alto número de colisións protón-protón. Daquela un alto baleiro debe ser acadado.

A densidade de gases residuais varía debido ás diferentes fontes de gases- principalmente  desorción inducida por ións, electróns e fotóns – e depende das propiedades das superficies nos diferentes escenarios. Por exemplo, a desorción inducida por ións é o resultado da colisión de protóns con moléculas residuais, que xenera partículas cargadas cunha relación carga/masa que non lles permite levar a traxectoria axeitada polo que colisiona coas paredes do tubo provocando a liberación de gases (desorción).  Os electróns creados nas colisións protón-molécula e os fotóns emitidos pola radiación sincrotrón tamén induce desorción gasosa. Os principais gases liberados son H2, CH4, CO, CO2, H2O e gases nobres.

Para poñer de relevo a importancia do alto baleiro precisado imos estimar o número de  moléculas/m3 dentro do tubo (beam pipe).

O LHC non é un círculo perfecto, senón que consiste en oito arcos de 2.45 km e oito seccións rectas de 545 m de lonxitude.

Os arcos conteñén os imáns dipolares para curvar o feixe traballando en condicións de superconductividade, o que  fai que dentro do tubo a temperatura sexa da orde de 5 K. Aínda que a esta temperatura  todos os gases están licuados a presión atmosférica, nas condicións existentes (P=10–7 Pa) manteñen o estado gasoso e podemos utilizar a ecuación dos gases ideais:

P·V = n·R·T   (1)

Tomemos  V = 1 m3  ;  e con  P=10–7 Pa  ,,  T = 5 K  ,,   R = 8.31 J mol-1 K-1

Usando (1) temos en 1 m3 :    n = 2.4·10–9 moles

 

   (2.4·10–9) × (6·1023)   ,,    ρm  ~ 1.4·1015 moléculas/m3      

onde  ρm  é a densidade de gas.

Nas partes do "beam pipe" a temperatura ambiente, as condicións son:

P = 10–9 Pa  ,,  T = 293 K

Tomando outra vez  V = 1 m3

con   P·V = n·R·T :     n ~  4·10–13 moles

Polo tanto o termos de moléculas o resultado é:

(4·10–13) × (6·1023)

ρm  ~ 2.4 1011 moléculas/m3     (2)

 

Nos puntos de interacción, dentro dos detectores, as dimensións dos paquetes de protóns  sons 7.5 cm × 16 μm × 16 μm .

Isto implica un volume de:

V ~ 2 10-11 m3

Desde (2) temos que o número de moléculas nese volume é:

Nmoléculas ~ 5 moléculas

Este resultado asegura que a contribución de colisións protón-gas nos puntos de interacción é desprezable en comparación co número de colisións protón-protón.


 



© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO | Deseño orixinal de Gabriel Morales Rey