Acercándonos al LHC
El Electrón-voltio, unidad de energía con símbolo eV, es utilizada para pequeñas energías.
1 electron-Voltio
1 eV se define como la cantidad de energía equivalente a la que gana un electrón libre (o un protón) cuando es acelerado mediante una diferencia de potencial de un voltio en el vacío. Así, una pila de 1,5 V proporcionaría a cada electrón (o protón) una energía de 1,5 eV. O un TRC de un televisor proporciona a los electrones unha energía de ~ 20 keV.
1 eV = 1.602·10-19 Joule 1 MeV = 106 eV 1 GeV = 109 eV 1 TeV = 1012 eV |
Energías en el CERN.....
(Linac2 50 MeV) Linac4 160 MeV
PSB 1.4 GeV
PS 25 GeV
SPS 450 GeV
LHC 7 TeV (máximo valor de diseño) |
Por tanto, en el LHC cada protón alcanza una energía final máxima de 7 TeV (máximo valor de diseño).
Dado que el TRC de un televisor proporciona a los electrones unha energía de ~ 20 keV, harían falta 350 millones de TV "conectados en serie" para conseguir esa energía.
Con un tamaño medio de unos 12 cm en el tramo acelerador de un TRC, tendríamos una longitud de:
0,12 x 350·106 ~ 40·106 m (40000 km !).
Por tanto, este "acelerador circular" daría la vuelta a la Tierra sobre la línea del ecuador.
Así que el complejo de aceleradores del CERN finalmente no es tan grande, no?
Todavía podemos llevar la comparación aún más lejos. Tomemos como alimentador de voltaje una pila o batería común de 1,5 V.
ELHC / EPila = 4.7×1012.
Así que estamos hablando de casi 5 billones de baterías o pilas. Con un tamaño de cada pila de unos 5 cm ,la longitud total de ese particular montaje sería:
4.7×1012×0,05 ~ 2,3·1011 m (230 millones de km!).
Ese acelerador sería mucho más largo que la distancia entre el Sol y la Tierra (150 millones de km). En forma circular describiría un círculo alrededor de la Tierra con un radio 100 veces mayor que el de la órbita de la Luna.
Sólo con estas dos comparaciones que acabamos de hacer ya podemos hacernos una idea del esfuerzo tecnológico que hay detrás de este enorme dispositivo que constituye el mayor experimento de la Historia.
Unidades de Masa
Desde la equivalencia entre masa y energía la unidad utilizada es eV/c2 y sus múltiplos MeV/c2o GeV/c2 .
(1 unidad de masa atómica - 1 u = 0,9315 GeV/c2)
Por ejemplo:
masa del electrón = 0,5110 MeV/c2
masa del protón = 0,9383 GeV/c2
masa del neutrón = 0,9396 GeV/c2
Habitualmente se usan las llamadas "unidades naturales" (c=1), escribiendo eV (MeV o GeV) solamente, dando por sentado que quien lee esa unidad sabe cual es realmente la equivalencia.
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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