Forzas

Achegándonos ao LHC

FORZA CENTRÍPETA

A forza necesaria para manter a cada protón, viaxando case que a velocidade da luz, na súa órbita no LHC é:

Con v~c :    Fc = mc2/r      Fc = Enerxía/r

Para xerar esa forza hai 1232 dipolos magnéticos situados nos oito arcos que comforman a parte curva do LHC. Cada un ten unha lonxitude de 14,3 m, sendo a lonxitude total implicada:

1232 × 14,3 = 17618 m

Con este dato podemos calcular o chamado "bending radius":

rb =17618/(2π)   ⇒  rb =  2804 m

 

Entón:

Fc = 7 TeV /2804 m     Fc = 1.12·10-6J /2804 m
Fc = 4·10-10 N

sobre cada protón.


ACCIÓN E REACCIÓN

Pero o acelerador sufrirá a mesma forza exercida por cada protón.

Considerando os dous feixes con 2808 paquetes (bunch), e cun número de protónpor paquete de 1,15·1011, teremos unha forza total exercida sobre o acelerador polos protóns:

FT  = 2 ·  1,15·1011 × 4·10-10

FT    260000 N ≈ 26 Tm_Force

Por tanto, a forza de reacción sobre a parte curva do acelerador é equivalente a unhas 26 Toneladas de forza. Trátase dun valor  repartido ao longo dos 17618 m dos dipolos magnéticos.

E o máis incrible de todo isto, é que toda esa forza é creada pola reacción de 6·1014 protóns cunha masa en repouso de só 1 ng (un nanogramo!).

Pero unha forza moito maior aparece nos dipolos pola presenza das correntes superconductoras, como se explica na Sección Dipolos magnéticos actuando en sentido transversal.

Os deseñadores do LHC tiveron que ter moi presente esas forza porque a precisión requerida é extraordinariamente alta.

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  ("Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior 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

 


NOTA IMPORTANTE

Toda a Bibliografía que foi consultada para esta Sección está indicada na Sección de Referencias

 


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

···