Enerxía

Achegándonos ao LHC

Nesta sección presentamos algúns cálculos simples coa intención de comparar a enerxía do LHC con outras situacións máis familiares. Na sección Relatividade pódese atopar unha discusión máis detallada sobre a enerxía nun colisor como o LHC, en termos relativistas.


De canta enerxía estamos a falar?

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

Non semella moita enerxía.

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

Xa que logo, a enerxía por nucleón é: 575/208 = 2,76 TeV

Calculemos a enerxía cinética dun insecto duns 60 mg voando a uns 20 cm/s:

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

É dicir , no LHC cada protón acadará unha enerxía semellante á dun noxento ... MOSQUITO!

            

Pero teñamos presente que ese mosquito ten arredor de 36 mil trillóns de nucleóns, mentres que os 7 TeV no LHC están concentrados nun único protón.

Quizais a comparación non sexa moi convincente á hora de valorar o significado enerxético de 7 Tev. Vexámolo dende outro punto de vista:

Calculemos a enerxía almacenado nun dos paquetes (bunch) de protóns:

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

Unha poderosa moto GP de 150 kg a 150 km/h tería unha Ecinética:

Ec  = ½ ·150 · 41,72 ~ 1,3·105 J
 

Así que se un paquete de protóns do LHC colisionase contigo, o impacto sería semellante ao producido por esa moto viaxando a uns 150 km/h.

Se tes sorte para evitar "esa moto de 0,2 picogramos", non te preocupes, hai 2807 que veñan detrás dela. Ademais, se decides cambiar de carril algo semellante ven en sentido oposto.


 

Outro cálculo que mostra a enorme cantidade de enerxía que se manexa no LHC é o seguinte:

1,29·105 J / bunch  x 2808 bunches ~ 360 MJ
 
-Enerxía almacenada no feixe- (Stored beam energy)

Isto é equivalente a

77,4 kg  de  TNT

A enerxía xerada co TNT é 4.68MJ/kg (Beveridge 1998).

 


Tomemos a Entalpía de vaporización do Ouro: ΔHF = 63,71 kJ/kg

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

Obviamente, tal cantidade de enerxía non pode ser proporcionada instantaneamente. De feito o proceso para ter os dous feixes de protóns a 7 TeV no LHC dura uns 25 minutos ao través da cadea de aceleradores do CERN.

 

AUTORES


Xabier Cid Vidal, Doutor en Física de Partículas (experimental) pola USC. Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembro de 2015. Actualmente está no Depto de Física de Partículas da USC  ("Juan de la Cierva", Spanish Postdoctoral Junior Grants).

Ramon Cid Manzano, profesor de Física e Química no IES de SAR de Santiago de Compostela, e Profesor Asociado no Departamento de Didáctica das Ciencias Experimentais da USC. É licenciado en Física e en Química, e é Doutor pola Universidade de Santiago (USC).

CERN


CERN WEBSITE

CERN Directory

CERN Experimental Program

Theoretical physics (TH)

CERN Physics Department

CERN Scientific Committees

CERN Structure

CERN and the Environment

LHC


LHC

Detector CMS

Detector ATLAS

Detector ALICE

Detector LHCb

Detector TOTEM

Detector LHCf

Detector MoEDAL

 

 


© Xabier Cid Vidal & Ramon Cid - rcid@lhc-closer.es  | SANTIAGO | Modelo baseado no deseno da web do CERN

···