Energía

Acercándonos al LHC

En esta sección presentamos algunos cálculos simples con la intención de comparar la energía del LHC con otras situaciones más familiares. En la sección Relatividad se puede encontrar una discusión más detallada sobre la enerxía en un colisionador como el LHC, en términos relativistas.


¿De cuánta energía estamos hablando?

7 TeV = 7·1012 eV · 1,6·10-19 J/eV = 1,12·10-6 J

No parece mucha energía.

Para el experimento ALICE , cada ión de Pb-208 alcanza 1150/2 = 575 TeV.

Por tanto, la energía por nucleón es: 575/208 = 2,76 TeV

Calculemos la energía cinética de un insecto de unos 60 mg volando a unos 20 cm/s:

Ec = ½ m·v2     Ek = ½ 6·10-5·0,2 2  ~ 7 TeV

Es decir , en el LHC cada protón alcanzará una enerxía semejante a la de un molesto ...MOSQUITO!

            

Pero tengamos presente que ese mosquito tiene alredor de 36 mil trillonrs de nucleones, mientras que los 7 TeV en LHC están concentrados en un único protón.

Quizás la comparación no sea aún muy convincente a la hora de valorar el significado energético de 7 Tev.Veámoslo desde otro punto de vista:

Calculemos la energía almacenado en uno de los paquetes (bunch) de protones:

7 TeV/protón x 1,15·1011 protones/bunch ~1,3·105 J/bunch

Una poderosa moto GP de 150 kg a 150 km/h tendría una Ecinética:

Ec = ½ ·150 · 41,72 1,3·105 J
 

Así que si un paquete de protones del LHC colisionase contigo, el impacto sería semejante al producido por esa moto viajando a unos 150 km/h.

Si tienes suerte para evitar "esa moto de 0,2 picogramos", no te preocupes, hay 2807 que viene detrás. Además, si decides cambiar de carril algo semejante viene en sentido opuesto.


 

Otro cálculo que muestra la enorme cantidad de energía que se maneja en el LHC es el siguiente:

1,29·105 J / bunch  x 2808 bunches ~ 360 MJ
 
-Energía almacenada en el haz- (Stored beam energy)

Esto es equivalente a

77,4 kg  de  TNT

La energía generada con TNT es 4.68MJ/kg (Beveridge 1998).

 


Tomemos la Entalpía de vaporización del Oro: ΔHF = 63,71 kJ/kg

Por tanto , 360 MJ son suficientes para fundir: 5650 kg de Au    5,65 Toneladas de Au

Obviamente, tal cantidad de energía no puede ser proporcionada instantáneamente. De hecho, el proceso para tener los dos haces de protones a 7 TeV en el LHC dura unos 25 minutos a través de la cadena de aceleradores del CERN.

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  ("Juan de la Cierva", Spanish Postdoctoral Junior 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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