El presente y el futuro del LHC del CERN

Mike Lamont (CERN) nos ha contado en “Near and medium term LHC machine prospects,” Physics at the LHC 2010, 12 June 2010 [vídeo y slides pdf], cuáles son los planes para el LHC durante este año, con bastante detalle, y para el resto de la vida del LHC, obviamente con ciertas reservas. Lograr que el LHC funcione a máximo rendimiento, con la luminosidad, número de colisiones por segundo, para la que ha sido diseñado, requiere ir paso a paso, en un proceso lento, en el cada paso tiene que ser absolutamente seguro. Así ha ocurrido con todos los aceleradores, como el LEP del CERN o el Tevatrón del Fermilab. Hay que recordar que los imanes superconductores del LHC pueden almacenar hasta 11 GJ (gigajulios) de energía, suficiente para calentar y derretir 15 toneladas de cobre (1’7 metros cúbicos). La barrera crítica es 1 MJ (megajulio) como se demostró con el fallo de septiembre de 2008. Este año se alcanzará y superará dicha energía a finales de julio (como muestra la tabla que abre esta entrada). Será un momento crítico, además, muchos expertos estarán de vacaciones. Cualquier descuido puede ser fatal para el experimento. Así que los técnicos van a extremar las precauciones. Si todo va bien, a finales de este año se habrá alcanzado una luminosidad pico próxima a 1032 cm-2s-1, que será mantenida de forma constante desde el 4 de febrero de 2011 hasta alcanzar una luminosidad integrada de 1 fb-1 durante 2011. Hay que recordar que a dicha luminosidad pico se acumulurán del orden de 0’1 fb-1 de colisiones cada mes (más o menos lo mismo que se habrá logrado acumular durante todo el año 2010), con lo que empezando en febrero, se espera que a finales de octubre se haya logrado el objetivo para el año 2011.

Esta otra tabla nos indica las expectativas para los próximos años (medio plazo). Es una tabla pesimista y seguramente se obtendrán valores algo mejores. Durante todo el año 2012 el LHC no funcionará mientras se instalan nuevas medidas de protección. En 2013 y 2014 se acumularán 2’7 fb-1 y 5’3 fb-1 de colisiones, con lo que para finales de 2014 se espera un total de 9 fb-1 de colisiones. Nunca un acelerador de partículas ha llegado a acumular tantas colisiones (el Tevatrón del Fermilab todavía no ha alcanzado los 9 fb-1 de colisiones y a finales de 2011, su doceavo año de funcionamiento, se espera que llegue a los 12 fb-1). En 2015 habrá una nueva parada para mejorar substancialmente la luminosidad del LHC y si todo va bien en el año 2016 se obtendrán unos 60 fb-1 de colisiones. Obviamente, lo que pueda pasar después de 2012 es más futurología que otra cosa. Mike Lamont (acompañando sus predicciones con el burrito de Shrek) se atreve a conjeturar que es lo que pasará hasta el año 2022. Yo no me atrevo a tanto y remito a su charla a los interesados.

Siempre que se habla del futuro también hay que hablar del presente, que nos contó J. Wenninger (BE Operations group for the LHC), “Status of LHC Operations,” LHC Physics Centre at CERN (LPCC), 11 June 2010. Resumiento mucho, hace un par de semanas se alcanzó una luminosidad pico de 2 x 1029cm-2s-1, usando 13 paquetes de protones por haz, aunque cada uno de baja intensidad. El objetivo ahora mismo es incrementar poco a poco la intensidad de cada paquete y lograr los objetivos que nos ha comentado el “pesimista” Mike Lamont (pesimista comparado con lo que se predecía el año pasado, claro). Los que disfruten de estas charlas también disfrutará de Peter Jenni (CERN), “Experimental summary and outlook,” Physics at the LHC 2010, 12 June 2010 [vídeo y slides pdf]. La charla está profusamente ilustrada y se pasa un buen rato escuchando al Dr. Jenni.

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