Physics Beyond Colliders

Acercándonos al LHC

Physics Beyond Colliders (PBC) es un estudio exploratorio destinado a explotar todo el potencial científico del complejo de aceleradores y la infraestructura técnica del CERN, así como sus conocimientos en ciencia y tecnología de aceleradores y detectores. Los proyectos PBC complementan los objetivos de los principales experimentos del programa de colisionadores del Laboratorio. Se centran en cuestiones de física fundamental que son similares en espíritu a las abordadas por los colisionadores de alta energía, pero requieren diferentes tipos de haces y experimentos.

El principal objetivo del  Physics Beyond Colliders Study Group  sigue siendo explorar las oportunidades que ofrece el complejo de aceleradores único del CERN.

Como ejemplos de objetivos de física cabe citar los experimentos dedicados al estudio de procesos raros y a la búsqueda de partículas de interacción débil. Los objetivos de física también incluyen proyectos destinados a abordar cuestiones fundamentales de la física de partículas utilizando las técnicas experimentales de la física nuclear, atómica y de astropartículas, así como tecnologías emergentes como los sensores cuánticos, que se beneficiarían de la aportación de las competencias y conocimientos del CERN. El grupo de estudio también puede examinar ideas y proporcionar apoyo inicial para contribuciones a proyectos externos al CERN. El grupo de estudio actúa como foro central de intercambios entre la comunidad experimental del PBC y los teóricos para la evaluación del alcance físico de los proyectos propuestos en un panorama global.

The Forward Physics Facility (FPF) está apoyada por el CERN Physics Beyond Collider (PBC) group.

FPF es una nueva caverna subterránea propuesta en el LHC para albergar un conjunto de nuevos experimentos durante la era del LHC de Alta Luminosidad (HL-LHC). Los grandes detectores del LHC existentes tienen regiones no instrumentadas a lo largo de la línea del haz, por lo que se pierden las ricas oportunidades de la física proporcionadas por el enorme flujo de partículas producidas en la dirección del haz. Sin el FPF, el HL-LHC será ciego a los neutrinos y a muchas nuevas partículas propuestas. Con la FPF, un conjunto diverso de experimentos detectará millones de neutrinos a las energías más altas jamás vistas desde una fuente humana y sondeará una amplia gama de nuevas teorías físicas. De este modo, la FPF ampliará nuestra comprensión de las propiedades de los neutrinos, sondeará la estructura protónica y nuclear y las interacciones fuertes en nuevos regímenes, clarificará los datos sobre astropartículas y liderará la búsqueda en el mundo de materia oscura ligera, sectores oscuros, nuevas fuerzas y muchas otras partículas nuevas.

Por ejemplo, el FORMOSA demonstrator pretende probar la viabilidad del experimento completo, que se pretende instalar en una sala subterránea situada a unos 620 metros del punto de interacción ATLAS, en la zona experimental de la Forward Physics Facility, que se está estudiando dentro de la iniciativa Física Más Allá de los Colisionadores y que se espera que albergue varios experimentos que buscarán partículas de larga vida predichas por teorías más allá del Modelo Estándar. Estas partículas se producirían mediante colisiones en el centro del detector ATLAS e interactuarían débilmente con las partículas del Modelo Estándar. Si se aprueban, los experimentos, entre ellos los propuestos FASERν 2 y FLArE, podrían empezar a tomar datos cuando se encienda el LHC de alta luminosidad en 2029.

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. Estuvo vinculado al Depto de Física de Partículas de la USC como becario "Juan de la Cierva", "Ramon y Cajal" (Spanish Postdoctoral Senior Grants), y Profesor Contratado Doctor. Desde 2023 es Profesor Titular de Universidad en ese Departamento (ORCID).

Ramon Cid Manzano, catedrático 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), hasta su retiro en 2020. Es Licenciado en Física, Licenciado en Química, y Doctor por la Universidad de Santiago (USC).(ORCID).

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Toda la Bibliografía que ha sido consultada para esta Sección está indicada en la Sección de Referencias


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

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