Achegándonos ao LHC

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

NOVAS: Siga as novas...

 DETECTORES
 


Os eventos (un evento é unha colisión con todas as súas partículas resultantes) son estudadas en detectores xigantes que son quen de reconstruir o que aconteceu durante as colisións, e todo isto nun entorno elevadísimo de tasa de colisións.  Poden ser comparados con enormes cámaras dixitais tridimensionais que poden tomar 40 millóns de "secuencias"  (dixitalizadas por decenas de millóns de sensores) por segundo.  Os detectores son construidos en capas, tendo cada capa unha determinada funcionalidade. As internas son as menos densas, mentres que as exteriores son as máis densas e compactas. 


As partículas moi masivas que os científicos esperan xerar teñen unha moi corta vida, decaendo noutras máis lixeiras e xa coñecidas. Despois dunha colisión centos de esas partículas lixeiras como electróns, muóns e fotóns, pero tamén protóns, neutróns e outras, voan a través do detector con velocidades próximas á da luz. Os detectores usan esas partículas lixeiras para deducir a breve existencia das novas e pesadas producidas.


As traxectorias das partículas cargadas son curvadas por campos magnéticos, e os raios de curvatura son utilizados para calcular os seus momentos: canto máis alta é a enerxía máis aberta é a curvatura. Por tanto, partículas con moita enerxía cinética presentan unha suficiente traxectoria ao través do detector para ser medido o seu raio de curvatura e por tanto o seu momento. Outras partes do detector son os calorímetros destinados a medir a enerxía das partículas (tanto das cargadas como das non cargadas). Os calorímetros tamén deber ser suficientemente grandes para absorber a máxima enerxía posible. Estas dúas son as razóns de que os detectores do LHC sexan tan grandes. Os detectores rodean o punto de interacción para recoller toda a enerxía das partículas e o balance dos momentos de cada evento para reconstruilo en detalle. Combinando a informacion desde as diferentes capas é posible determinar o tipo de partícula que deixou a súa traza en cada capa.

As partículas – electróns, protóns e muóns – deixan trazas por ionización. Os electróns son moi lixeiros e por tanto perden a súa enerxía moi rapidamente, mentres que os protóns penetran  máis profundamente no detector. Os fotóns non deixan trazas por si mesmo pero no calorímetro convértense en pares electrón-positrón, cuxas enerxías poden ser medidas. A enerxía dos neutróns pode ser medida indirectamente a partir da transferencia da mesma que fan a protóns. Os muóns son as unicas partículas que alcanzan e son detectadas polas capas máis externas do detector.


Cada parte do detector está conectado a un sistema de lectura electrónica a través de miles de  cables. No instante en que un impulso é creado o sistema  rexistra o lugar e momento exactos enviado a información á computación. Centenares de computadores traballan conxuntamente para combinar esa información. No máis alto da xerarquia computacional decídese nunha fracción de segundo que evento é interesante e cal non. Hai diversos criterios para seleccionar os eventos potencialmente significativos, reducíndose así a cantidadade de eventos dos 600 millons producidos a uns centenares que serán investigados en detalles.

Os detectores do LHC foron designados, construídos e levados a cabo por colaboracións internacionais procedentes de todas partes do mundo,. Hai catro grandes experimentos  (ATLAS, CMS, LHCb e ALICE) e tres pequenos (TOTEM, LHCf e MoeDAL).  Foron precisos vinte anos para o deseño e construcción dos detectores, e a duracion dos experimentos será do orde de 15 anos. Isto é equivalente á carreira total dun físico.



A construcción destes detectores é o resultado do que podería ser chamado "intelixencia de grupo": mentres que todos os científicos participantes nun detector entenden en xeral as funcións do aparato,  ningún coñecese con precisión os detalles e a precisa función de todas as partes do detector. En tal colaboración, cada científico contribúe co seu coñecemento no experimento ao éxito total.

Este texto ten sido tomado fundamentalmente de Landua R. (2008). "THE LHC: A LOOK INSIDE". Science in School Issue 10 : Winter 2008, pp 34-45.




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