Achegándonos ao LHC
Os protóns só poden seren acelerados ao través do baleiro, para evitar as colisións con moléculas de gases permitíndose así o máis alto número de colisións protón-protón. Daquela un alto baleiro debe ser acadado.
A densidade de gases residuais varía debido ás diferentes fontes de gases- principalmente desorción inducida por ións, electróns e fotóns – e depende das propiedades das superficies nos diferentes escenarios. Por exemplo, a desorción inducida por ións é o resultado da colisión de protóns con moléculas residuais, que xenera partículas cargadas cunha relación carga/masa que non lles permite levar a traxectoria axeitada polo que colisiona coas paredes do tubo provocando a liberación de gases (desorción). Os electróns creados nas colisións protón-molécula e os fotóns emitidos pola radiación sincrotrón tamén induce desorción gasosa. Os principais gases liberados son H2, CH4, CO, CO2, H2O e gases nobres.
Para poñer de relevo a importancia do alto baleiro precisado imos estimar o número de moléculas/m3 dentro do tubo (beam pipe).
O LHC non é un círculo perfecto, senón que consiste en oito arcos de 2.45 km e oito seccións rectas de 545 m de lonxitude.
Os arcos conteñén os imáns dipolares para curvar o feixe traballando en condicións de superconductividade, o que fai que dentro do tubo a temperatura sexa da orde de 5 K. Aínda que a esta temperatura todos os gases están licuados a presión atmosférica, nas condicións existentes (P=10–7 Pa) manteñen o estado gasoso e podemos utilizar a ecuación dos gases ideais:
P·V = n·R·T (1)
Tomemos V = 1 m3 ; e con P=10–7 Pa ,, T = 5 K ,, R = 8.31 J mol-1 K-1
Usando (1) temos en 1 m3 : n = 2.4·10–9 moles
(2.4·10–9) × (6·1023) ,, ρm ~ 1.4·1015 moléculas/m3
onde ρm é a densidade de gas.
Nas partes do "beam pipe" a temperatura ambiente, as condicións son:
P = 10–9 Pa ,, T = 293 K
Tomando outra vez V = 1 m3
con P·V = n·R·T : n ~ 4·10–13 moles
Polo tanto o termos de moléculas o resultado é:
(4·10–13) × (6·1023)
ρm ~ 2.4 1011 moléculas/m3 (2)
Nos puntos de interacción, dentro dos detectores, as dimensións dos paquetes de protóns sons 7.5 cm × 16 μm × 16 μm .
Isto implica un volume de:
V ~ 2 10-11 m3
Desde (2) temos que o número de moléculas nese volume é:
Nmoléculas ~ 5 moléculas
Este resultado asegura que a contribución de colisións protón-gas nos puntos de interacción é desprezable en comparación co número de colisións protón-protón.
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" e "Ramon y Cajal", Spanish Postdoctoral Senior Grants), e actualmente é Profesor Contratado Doutor nese Depto (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 Experimental Physics Department CERN and the Environment |
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 |