En los últimos cuatro
años, los científicos del Large Hadron Collider han logrado en la física, hazañas sin precedentes, todas
relacionadas con su acelerador de partículas que trabaja a la mitad de su
capacidad de diseño. Literalmente, el futuro se ve aún más brillante.
La semana pasada, el
Programa de Investigación del Acelerador LHC EE.UU o LARP [es una colaboración entre
el Departamento de EE.UU. de Brookhaven, Fermi, Lawrence Berkeley y
laboratorios nacionales de SLAC, en colaboración con el CERN], probó con éxito
un nuevo tipo de imán que era necesario para aumentar la potencia del LHC-o [la
luminosidad de sus haces de partículas en un factor de 10]. La mejora de los
imanes es uno de los componentes más críticos en una serie de mejoras del LHC
que se implementarán en los próximos diez años.
En el acelerador, los imanes
exprimen y concentran los haces de partículas cargadas, dirigiéndolos a un
punto de colisión de alta energía dentro de un detector. Los nuevos imanes,
junto con otras mejoras, permitirán que el LHC recoja una mayor cantidad de
datos de las altas energías, por lo que es posible buscar más partículas masivas
potencialmente ocultas. Lucio Rossi, líder del proyecto de alta luminosidad en
el CERN, dice que el LHC podría iluminar rincones inexplorados de la física. Si
entras en una habitación oscura con sólo una vela, la habitación tendrá una
iluminación débil y la vela pronto se terminará, dice. Pero si usted tiene una
linterna de alta potencia, no sólo podrá ver más de la habitación, también tendrá
tiempo suficiente para lograr dar un buen vistazo. "Gracias a este imán, vamos a tener más accidentes, más
estadísticas y los acontecimientos más raros," dice Rossi. "Si no es la física más allá del Modelo
Estándar, estos imanes se arrojan luz sobre ella." Al igual que los
imanes que actualmente dirigen las partículas a través de la LHC , los nuevos imanes son
superconductores.
Un superconductor es
un material que permite que la corriente eléctrica fluya sin resistencia, la
creación de un campo magnético fuerte. Los imanes del LHC actuales están hechos
de una aleación de metal llamado titanio niobio. Si bien han trabajado muy
bien, hay un límite a la cantidad de campo magnético en que se pueden sostener
y se ha ido casi tan lejos como se pueda. Para el LHC seguir empujando los
límites de la física de alta energía, los físicos piensan cambiar a imanes
hechos de estaño niobio. Estaño niobio tiene una mayor tolerancia al calor que
el titanio niobio, significando que tiene una ventana más grande de superconductividad
y podrá sostener un campo magnético superior más largo. Sin embargo, hay un
inconveniente, aunque el estaño niobio es un mejor material superconductor, es
frágil y sensible a la tensión. "Piensa
en un cable de acero que se usaría para reparaciones en el hogar",
dice de Berkeley Lab GianLuca Sabbi, quien dirigió el desarrollo de los nuevos
imanes. "Se puede doblar, y que no
se rompa. Este es el caso de titanio niobio, estaño niobio pero es más como el cristal”.
Esto presenta algunos problemas técnicos serios porque hacer un imán
superconductor tradicional requiere elaborar la aleación en alambres delgados,
la recopilación de los cables de alta corriente luego se tienen que cubrirlos
apretadamente enrollados en una bobina del acelerador. Si los científicos
tomaron estas medidas, el estaño niobio se rompería. Los científicos del
Programa de Investigación del acelerador LHC EE.UU sortean este problema siguiendo
una receta inteligente. En primer lugar, los metales que se combinan para
crearlo, de niobio-estaño, se enrollan "en bruto", luego se pone todo el dispositivo en un horno
especial para un tratamiento térmico a alta temperatura, que combina los
componentes en un superconductor con la forma deseada intacta. En este punto,
se convierte sensible a la tensión, por lo que los científicos deben llenar todos
los huecos y vacíos con un epoxi, que pega el material quebradizo,
proporcionando el apoyo de los cables frágiles que se necesitan para soportar
el duro ambiente del LHC. La nueva tecnología tiene aplicaciones más allá de la
física de alta energía.
Los planes ya están en
marcha para incorporar estos imanes en las prácticas médicas, como la imagen y
el tratamiento del cáncer. A medida que el LHC continúa siendo racionalizado,
los físicos esperan ver más allá del velo, y reconstruir la verdad que hay detrás
de la materia oscura, la energía oscura, dimensiones extra y otros misterios. A
esta escala de luminosidad, incluso las partículas anteriormente desconocidas pueden
comenzar a aparecer.
Fuente: Symmetry Magazine
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