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).

(Naturalmente, segundo vaia aumentando o número de protóns/bunch, como ocorre despois das longas paradas LS, increméntase esta enerxía almacenada no feixe.) 


Tomemos a calor específica do Ouro (Ce = 128 J/kgK) e a súa Entalpía de Fusión (ΔHF = 63,71 kJ/kg)

Los 360 MJ son suficientes para llevar 1500 kg de ouro desde 25ºC a súa total fusión   1,5 Toneladas de Ouro

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, Doctor en Física de Partículas (experimental) pola Universidad de Santiago (USC). Research Fellow in experimental Particle Physics no CERN, desde xaneiro de 2013 a decembroe de 2015. Estivo vencellado ao Depto de Física de Partículas da USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), e Profesor Contratado Doutor.  Desde 2023 é Profesor Titular de Universidade nese Departamento (ORCID).

Ramon Cid Manzano, foi profesor de Fïsica y Química no IES de SAR (Santiago - España), e Profesor Asociado nol Departamento de Didáctica de Ciencias Experimentais da Facultade de Educación da Universidad de Santiago (España), ata oseu retiro en 2020. É licenciado en Física e en Química, e Doutor pola Universidad de Santiago (USC).(ORCID).


CERN


CERN WEBSITE

CERN Directory

CERN Experimental Program

Theoretical physics (TH)

CERN Experimental 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

Detector FASER

Detector SND@LHC

 


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 |

···