Más allá del LHC

Acercándonos al LHC

Cuando los resultados del LHC comiencen a ser analizados y se llegue al límite de su rendimiento, será preciso poner en marcha planes para mejorar en la cadena de aceleradores que sumistran los haces de protones al LHC y el diseño y producción de nuevos imanes superconductores.


En "Mejorando la Superconductividad" se consideran algúunos cambios para optimizar las características magnéticas de las instalaciones superconductoras.

A continuación, se tienen en cuenta otros aspectos de forma resumida.


El tiempo de arranque del LHC debería ser llevado a cabo en el menor tiempo posible. El período básico puede ser reducido a partir de ciclos más cortos en el PSB y PS. Además, el tiempo de aceleración en el SPS puede ser también reducido. 

Deben ser utilizados todos los medios para disminuir las pérdidas en el haz de protones. En el SPS, ésto incluye el aumento de los picos de potencia en las cavidades RFUn posible programa de consolidación de los imanes del SPS podrían proporcionar la mejora de la impedancia y reducir la generación de nubes de electrones en los haces por modificación de la cámara de vacío.

Los estudios en el SPS ayudarán a confirmar el interes de un nuevo sincrotrón de ~50 GeV que sustituya al PS.

A medio plazo, el nuevo acelerador lineal Linac4 mejorará notablemente la inyección en el PSB. Esto permitirá la regular aportación de haces en el LHC, reduciendo el tiempo de puesta en marcha y contribuyendo positivamente en la fiabilidad del complejo inyector.

Podemos esquematizar los cambios necesarios en el seguiente diagrama.


Para poder continuar examinando la estructura de la materia, cuales son los consituyentes básicos de la naturaleza y como interactuan, es necesario pensar a lo grande y hacer planes a largo plazo. Las posibilidades incluyen máquinas que dejarían pequeño al LHC, y haces de neutrinos atravesando continentes.

Quizás el sustituto del LHC podría ser construido también en Ginebra.

La imagen muestra una posible ruta para el túnel de 100 km, rodeando la ciudad de Ginebra y la montaña de el Salève, utilizando poderosos imanes superconductores, que permitirían energías de colisión de unos 100 TeV.

 

En efecto, un nuevo túnel de 80–100 km de circunferencia podería albergar el Futuro Colisionador Circular de protones de 100 TeV en el centro de masas (FCC-hh/VHE-LHC), con un colisionador circular de leptones (FCCee/TLEP) como paso potencial intermedio, y un colisionador leptón-hadrón (FCC-he) como opción adicional. FCC-ee, operando a cuatro diferentes energías para máxima precisión en la física de los bosones Z, W y Higgs y el quark top, representa un significativa mejora en términos de tecnología y parámetros de diseño.

 

Los necesarios esfuerzos I&D incluyen los sistemas RF, esquema de inyección, diseños ópticos para las zonas circulares y las focalizaciones finales, efectos de la radiación de beamstrahlung, polarización de haces, calibración de energía, y consumo de elctricidad. FCC-hh encara otros retos como el diseño de altos campos magnéticos, protección y manejo frente a la radiación sincrotrón en una máquina superconductora. Todos estas cuestiones están siendo tomadas en consideración en la gran colaboración FCC.

Un estudio paralelo de diseño se está llevando en China para un colisionador similar, pero más pequeno, llamado CepC/SppC.

(*) Tomado de M. Benedikt, D. F. Zimmermann, Schulte, J. Wenninger, CERN. (2014) CHALLENGES FOR HIGHEST ENERGY CIRCULAR COLLIDERS. Proceedings of IPAC2014, Dresden, Germany MOXAA01 

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AUTORES


Xabier Cid Vidal, Doctor en Física de Partículas (experimental) por la Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics en el CERN, desde enero de 2013 a diciembre de 2015. Actualmente está en el Depto de Física de Partículas de la USC  ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants).

Ramon Cid Manzano, profesor de Fïsica y Química en el IES de SAR (Santiago - España), y Profesor Asociado en el Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentales de la Facultad de Educación de la Universidad de Santiago (España). Es licenciado en Física y en Química, y Doctor por la Universidad de Santiago (USC).

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© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO (ESPAÑA) |

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