lunes, 1 de junio de 2015

IMANES – DETECTORES INTERIORES DE PARTÍCULAS

El físico Jim Pivarski explica como los detectores de partículas nos hablan de los constituyentes más pequeños de la materia.

En términos generales, un detector de la física de partículas moderna tiene tres piezas principales: (1) de seguimiento , que traza el curso de partículas cargadas, haciéndoles pasar a través de sensores delgadas, (2) de calorimetría , que mide la energía de partículas cargadas o neutras, haciéndolos plaf en una pared y (3) un fuerte campo magnético. A diferencia de seguimiento y calorimetría, el imán no detecta las partículas directamente-les afecta en revelar maneras.

Los campos magnéticos de la curva de las trayectorias de las partículas cargadas, y la dirección de la curvatura depende de si la partícula está cargado positivamente o negativamente. Por lo tanto, un sistema de seguimiento con un campo magnético puede distinguir entre la materia y la antimateria. Además, la desviación es mayor para las partículas, bajo impulso lentos de lo que es para los más rápido, de alta momentum. Partículas rápidas zip a través de bucle while lentos alrededor, posiblemente varias veces.
Ambos efectos se utilizaron para descubrir positrones en 1932. A (sistema de seguimiento) cámara de niebla inmerso en un fuerte campo magnético revelado partículas que se curvaban el camino equivocado para ser electrones con carga negativa, pero también eran demasiado rápido para ser protones cargados positivamente. Los experimentadores concluyeron que habían descubierto una nueva partícula, similar a los electrones, pero con carga positiva. Resultó ser la primera evidencia de la antimateria.
Hoy en día, la mayoría de los experimentos de física de partículas cuentan con un potente imán. El radio de curvatura de la pista de cada partícula determina precisamente su impulso. En muchos experimentos, estos imanes son más fuertes que las que se utilizan para llevar a cabo exploraciones de resonancia magnética en los hospitales, pero también son lo suficientemente grande como para caber dentro de una ballena.
La mayoría de estos imanes funcionan de la misma manera que un electroimán de mano: una corriente continua circula en un alambre en espiral para producir un campo magnético. Sin embargo, los imanes física de partículas se hacen a menudo de materiales superconductores para lograr extremadamente altas corrientes y las intensidades de campo. Algunos imanes, como la que en el experimento CMS en el Gran Colisionador de Hadrones, son cilíndricos para más precisión en ángulo recto con la línea de luz, mientras que otros, como el imán exterior en el experimento ATLAS, son toroidal (en forma de rosquilla) para mayor precisión cerca de la línea de luz. 
En algunos casos, un experimento sin un imán incorporado subrepticiamente puede hacer uso de campos magnéticos naturales: El satélite Fermi-LAT utiliza el campo magnético de la Tierra para distinguir los positrones de los electrones(*).
Desde el momento de partículas magnetizadas que un sistema de seguimiento de las medidas está estrechamente relacionada con la energía de las partículas que un calorímetro medidas, los dos pueden cotejar entre sí, ser utilizado en combinación o revelar las partículas que son invisibles para el seguimiento de solo. Los avances en la comprensión a menudo provienen de diferentes formas de medir las cosas similares.
Fuente de la compilación: Symmetry 01.junio.2015

Una versión de este artículo, se encuentra  publicado en el Fermilab ToDay del 28.mayo.2015
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Glosario:
Electrón – Partícula subatómica de tipo fermiónico. En un átomo los electrones rodean el núcleo.  Tienen una pequeña masa y su movimiento genera corriente eléctrica. Poseen una carga electrica negativa, con una magnitud algunas veces llamada carca elemental o carga fundamental. La carga fundamental del electrón tiene un valor de 1,602 x 10-19  coulombios. Define las atracciones con otros átomos.
Positrón – Es una partícula elemental, antipartícula  del electrón. Posee la misma cantidad de masa y carga eléctrica del electrón, sin embargo, esta es positiva. No forma parte de la materia ordinaria, sino de la antimateria. Se producen en numeropsos procesos radioquímicos como parte de transformaciones nucleares