Yurii Mongol
0 
2387
490
Nadie se mete con el Gran Colisionador de Hadrones. Es el aplastador de partículas supremo de la era actual, y nada puede tocar sus capacidades energéticas o su capacidad para estudiar las fronteras de la física. Pero toda gloria es transitoria y nada dura para siempre. Con el tiempo, alrededor de 2035, las luces de este anillo de energía de 27 kilómetros de largo se apagarán. Que viene despues de eso?
Los grupos que compiten en todo el mundo están luchando para asegurarse el respaldo financiero y hacer de sus ideas de colisionadores de mascotas la próxima gran novedad. Un diseño se describió el 13 de agosto en un artículo de la revista preprint arXiv. Conocido como Compact Linear Collider (o CLIC, porque es lindo), el cañón de riel subatómico masivo propuesto parece ser el favorito. ¿Cuál es la verdadera naturaleza del bosón de Higgs? ¿Cuál es su relación con el quark top? ¿Podemos encontrar algún indicio de física más allá del modelo estándar? CLIC puede responder a esas preguntas. Solo involucra un colisionador de partículas más largo que Manhattan.
Relacionado: Los mayores misterios sin resolver en física
Carreras de arrastre subatómicas
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) rompe unas partículas algo pesadas conocidas como hadrones (de ahí el nombre de la instalación). Tienes un montón de hadrones dentro de tu cuerpo; los protones y neutrones son los representantes más comunes de ese clan microscópico. En el LHC, los hadrones dan vueltas y vueltas en un círculo gigante, hasta que se acercan a la velocidad de la luz y comienzan a romperse. Si bien es impresionante, el LHC alcanza energías incomparables con cualquier otro dispositivo en la Tierra, todo el asunto es un poco complicado. Después de todo, los hadrones son partículas conglomeradas, solo bolsas de otras cosas más pequeñas y fundamentales, y cuando los hadrones se rompen, todas sus entrañas se derraman por todos lados, lo que hace que el análisis sea complicado..
Por el contrario, CLIC está diseñado para ser mucho más simple, limpio y quirúrgico. En lugar de hadrones, CLIC acelerará electrones y positrones, dos partículas fundamentales ligeras. Y este aplastador acelerará las partículas en línea recta, desde 7 a 31 millas (11 a 50 km), según el diseño final, hasta el final del barril..
Toda esta maravilla no sucederá de una vez. El plan actual es que CLIC comience a funcionar a menor capacidad en 2035, justo cuando el LHC se está agotando. El CLIC de primera generación funcionará a solo 380 gigaelectronvoltios (GeV), menos de una trigésima parte de la potencia máxima del LHC. De hecho, incluso la potencia operativa total de CLIC, actualmente dirigida a 3 teraelectronvoltios (TeV), es menos de un tercio de lo que puede hacer el LHC ahora..
Entonces, si un colisionador de partículas avanzado de próxima generación no puede superar lo que podemos hacer hoy, ¿cuál es el punto??
Cazador de Higgs
La respuesta de CLIC es trabajar de manera más inteligente, no más difícil. Uno de los principales objetivos científicos del LHC era encontrar el bosón de Higgs, la partícula tan buscada que da masa a otras partículas. En las décadas de 1980 y 1990, cuando se estaba diseñando el LHC, no estábamos seguros de que el Higgs existiera, y no teníamos idea de cuál era su masa y otras propiedades. Así que tuvimos que construir un instrumento de propósito general que pudiera investigar muchos tipos de interacciones que potencialmente podrían revelar un Higgs..
Y lo hicimos. Hurra!
Pero ahora que sabemos que el Higgs es algo real, podemos sintonizar nuestros colisionadores con un conjunto de interacciones mucho más estrecho. Al hacerlo, nuestro objetivo es fabricar tantos bosones de Higgs como sea posible, recopilar montones de datos jugosos y aprender mucho más sobre esta partícula misteriosa pero fundamental..
Y aquí viene quizás la jerga de física más extraña que probablemente encontrará esta semana: Higgsstrahlung. Sip, lo leíste bien. Hay un proceso en física de partículas conocido como bremsstrahlung, que es un tipo único de radiación producida por un montón de partículas calientes apiñadas en una pequeña caja. Por analogía, cuando golpeas un electrón en una posición a altas energías, se destruyen entre sí en una lluvia de energía y nuevas partículas, entre ellas un bosón Z emparejado con un Higgs. Por lo tanto, Higgsstrahlung.
A 380 Gev, el CLIC será una fábrica de Higgsstrahlung extraordinaria.
Relacionado: 18 veces la mecánica cuántica nos dejó alucinados
Más allá del quark top
En el nuevo artículo, Aleksander Filip Zarnecki, físico de la Universidad de Varsovia en Polonia y miembro de la colaboración CLIC, explicó el estado actual del diseño de la instalación, basado en sofisticadas simulaciones de los detectores y colisiones de partículas..
La esperanza con CLIC es que simplemente produciendo tantos bosones de Higgs como sea posible en un entorno limpio y fácil de estudiar, podamos aprender más sobre la partícula. ¿Hay más de un Higgs? ¿Se hablan entre ellos? ¿Con qué intensidad interactúa el Higgs con todas las demás partículas del Modelo Estándar, el pilar de la teoría de la física subatómica??
La misma filosofía se aplicará al quark top, el menos conocido y el más raro de los quarks. Probablemente no hayas escuchado mucho sobre el quark top porque es un poco solitario: fue el último quark en ser descubierto, y rara vez lo vemos. Incluso en las etapas iniciales, CLIC fabricará alrededor de 1 millón de quarks superiores, lo que proporcionará una potencia estadística sin precedentes cuando se utiliza el LHC y otros colisionadores modernos. A partir de ahí, el equipo detrás de CLIC espera investigar cómo se desintegra la partícula del quark superior, lo que ocurre muy raramente. Pero con un millón de ellos, es posible que pueda aprender algo.
Pero eso no es todo. Claro, una cosa es desarrollar el Higgs y el quark top, pero el diseño inteligente de CLIC le permite superar los límites del Modelo Estándar. Hasta ahora, el LHC se ha quedado seco en su búsqueda de nuevas partículas y nueva física. Si bien todavía le quedan muchos años para sorprendernos, a medida que pasa el tiempo, la esperanza se está reduciendo..
A través de su producción en bruto de innumerables bosones de Higgs y quarks superiores, CLIC puede buscar indicios de nueva física. Si hay alguna partícula o interacción exótica, podría afectar sutilmente los comportamientos, las desintegraciones y las interacciones de estas dos partículas. CLIC puede incluso producir la partícula responsable de la materia oscura, esa materia misteriosa e invisible que altera el curso de los cielos. La instalación no podrá ver la materia oscura directamente, por supuesto (porque está oscuro), pero los físicos pueden detectar cuándo se ha perdido energía o impulso en los eventos de colisión, una señal segura de que algo extraño está sucediendo..
¿Quién sabe qué podría descubrir CLIC? Pero pase lo que pase, tenemos que ir más allá del LHC si queremos una oportunidad decente de comprender las partículas conocidas de nuestro universo y descubrir algunas nuevas..
Paul M. Sutter es un astrofísico en La Universidad Estatal de Ohio, gran cantidad de "Pregúntale a un astronauta" y "Radio espacial,"y autor de"Tu lugar en el universo."
- 7 hechos extraños sobre los quarks
- Extraños quarks y muones, ¡Dios mío! Las partículas más pequeñas de la naturaleza diseccionadas
- Fotos: El destructor de átomos más grande del mundo (LHC)
Publicado originalmente el .