Hoy se inician oficialmente las colisiones en el LHC Run 2

Por Francisco R. Villatoro, el 3 junio, 2015. Categoría(s): Física • LHC - CERN • Noticia CPAN • Noticias • Physics • Science ✎ 1

Dibujo20150603 Beam envelopes in the interaction region around point 1 ATLAS  - lhc cern org

¡Hoy es el día! Esta semana el LHC estará en modo colisiones a 13 TeV todo el tiempo posible. Serán colisiones de prueba (pilot physics), pero auguran un Run 2 excitante. Los protones se aceleraron por primera vez a la energía récord de 6,5 TeV el 10 de abril y las primeras colisiones a 13 TeV en el centro de masas se lograron el 20 de mayo. El objetivo de dichas colisiones era poner a prueba los sistemas de protección de la máquina y de los detectores. El objetivo hoy es declarar “haces estables” (stable beams) y pasar a modo colisiones. Todos los detectores (ALICE, ATLAS, CMS, LHCb, LHCf, MOEDAL y TOTEM) están preparados para registrar dichas colisiones.

Esta mañana se inyectaron (08:18) tras paquetes de 0,1 billones de protones por haz. Se inició la aceleración (ramp) hasta 6500 GeV a las 08:25; para ello se incrementa la corriente eléctrica en los 1232 dipolos magnéticos superconductores del LHC. A veces hay un problema y los haces se cortan (beam dump), como ha ocurrido hoy a las 08:47 (la causa parece que fue un problema con el software). Para estudiar el problema de software se inyectaron los haces en modo pruebas a las 09:24. La aceleración (ramping) se inició a las 10:02 y se alcanzó la máxima energía (6,5 TeV) a las 10:12 (lo que se llama “flat top”). Los detectores requieren que los haces estén enfocados o estrechados (squeeze) con objeto de incrementar la densidad de los protones de cada paquete y maximizar la probabilidad de colisiones. Se inició el squeezing a las 10:17. Las primeras colisiones se han registrado a las 10:35 (en el vídeo webcast han mostrado un suceso en ATLAS).

Más información en directo en el Live blog. Además, expertos nos cuentan los detalles en vídeo en el Live webcast LHC first physics at 13 TeV. ¡No te lo pierdas! ¡Hoy es el día!

Dibujo20150603 lhc brst beams 1 and 2 - display - lhc cern org

Esta imagen te muestra los dos haces de protones a las 09:31 observados gracias a la radiación sincrotrón transversal (BRST) que se monitoriza en tiempo real.

Dibujo20150603 vistar - LHC display - lhc cern org

La situación en tiempo real del LHC se puede ver en la web OP Vistars. Permíteme una breve explicación de lo que se ve en la página LHC Page 1. La energía de los haces de protones está en [1]; se inyectan desde SPS a E 450 GeV y se aceleran hasta alcanzar E 3500 GeV (3,5 TeV). Se inyectan paquetes de protones; el número de protones por paquete (intensidad del haz) se observa en [2], para el primer haz en azul I(B1): 1.02e+08 (unos cien millones de protones) y para el segundo haz en rojo I(B2): 0.00e+00 (ningún protón en este haz que aún no ha sido inyectado). Las figuras en [3] presentan datos relevantes para el modo de operación del LHC, como la intensidad en función del tiempo (Intensity versus Time). El estado de ambos haces (B1 y B2) se muestra en [4]; para que haya colisiones ambos haces tienen que estar estables (Stable Beams: true true). Los comentarios en [5] indican fecha y hora de la operación a ejecutar en los próximos minutos o en las próximas horas; en Twitter lo puedes seguir en la cuenta no oficial de Andrew Elwell @lhcstatus. El modo de operación del LHC aparece en el título en [6]; puede ser Circulate and Dump, Inject and Dump, Cycling, Injection of Physics Beam, Injection Probe Beam, Prepare Ramp, Ramp, Stable Beams, etc. Finalmante, cada inyección (Fill) recibe un número que puedes ver en [7].

Dibujo20150603 op vistar - LHC Page1 - display - lhc cern org

Ahora mismo (10:00) el estado del LHC se muestra en esta OP Vistar del Fill 3819. El LHC está en modo colisiones ([6] Proton Physics). Los haces de protones se están acelerando hasta 6,5 TeV ([6] Ramp); la aceleración se inició a las 09:47 ([5] Comments: ramping to 6.5 TeV). Obviamente no se han alcanzado haces estables ([4] Stable Beams: false false). La energía de los haces en este momento es de [1] 4166 GeV, que puedes ver en la curva de color negro en la parte derecha de la figura. La intensidad de los haces (curvas roja y azul en la figura, eje a la izquierda) es de [2] I(B1): 2.95e+11, I(B2):2.98e+11, es decir, casi 0,3 billones de protones haz; como hay tres paquetes (“AFS: Single_3b”) cada uno tendrá un tercio de estos protones.

Dibujo20150603 op vistar 2 - LHC Page1 - display - lhc cern org

Esta figura obtenida a las 10:10 muestra que ambos haces están acelerados a 6500 GeV pero todavía no son estables ([4] Stable Beams: false false), luego aún no hay colisiones. Observa que los valores de Beta* son de 1100 cm en los puntos IP1 (Punto 1 donde están ATLAS y LHCf) e IP5 (Punto 5 donde están CMS y TOTEM), de 1000 cm en IP2 (Punto 2 donde está ALICE) y de 1001 cm en IP8 (Punto 8 donde está LHCb). El objetivo a partir del 23 de junio y durante todo julio será operar a Beta* de 80 cm con paquetes separados 50 ns. Por tanto todavía estamos en una fase de pruebas.

Dibujo20150603 op vistar 3 - LHC Page1 - display - lhc cern org

Las primeras colisiones han sido registradas en ATLAS y CMS durante el proceso de enfoque de haces (squeezing) cuando aún no se había alcanzado el estado de haces estables.

Dibujo20150603 op vistar 4 - LHC Page1 - display - lhc cern org

Aplausos en la sala de control. A las 10:40 se han logrado haces estables ([4] Stable Beams: true true). Tanto ATLAS (IP1), CMS (IP5), ALICE (IP2) y LHCb (IP8) están registrando colisiones. Como se muestra en la parte derecha de la figura (Luminosity versus Time); CMS (curva negra) está registrando más colisiones (tiene mayor luminosidad instantánea) que ATLAS (curva azul) y por supuesto que ALICE (curva rosa) y LHCb (curva roja).

Dibujo20150603 rolf heuer - cern director - lhc cern org

En el vídeo webcast Rolf-Dieter Heuer (director general del CERN) ha tenido el honor de pronunciar unas palabras de enhorabuena a todos y de celebración por haber logrado entrar en modo colisiones. Un momento histórico dicen en el vídeo webcast (será para el LHC Run 2). Ahora a las 10:45 en el vídeo webcast ha felicitado a todos Fabiola Gianotti, la futura directora general del CERN a partir del 01 de enero de 2016. Ahora vuelve a hablar Heuer. El logro ha sido gracias a multitud de personas que han trabajado muy duro para llegar hasta aquí.

Dibujo20150603 op vistar 5 - LHC Page1 - display - lhc cern org

¡The LHC is back in business! Las botellas de champán ya se pueden abrir (espero que los españoles en el CERN abran botellas de cava). ¡Enhorabuena a todos!

[youtube=https://www.youtube.com/watch?v=uemulzkZ66c]

Una de las primeras colisiones con haces estables registradas en CMS. ¡Disfrútala!

Dibujo20150603 op vistar 6 - LHC Page1 - display - lhc cern org

Esta figura obtenida a las 15:00 muestra que se han mantenido haces estables durante más de cuatro horas, t(SB): 04:21. La luminosidad en ATLAS (IP1), curva azul, ha fluctuado mucho comparada con CMS (IP5), curva negra. En algunos momentos ha llegado a cero, por lo que la cuenta de la luminosidad integrada en ATLAS que se muestra más abajo puede estar falseada.

Dibujo20150603 op vistar 6 - LHC Operation - display - lhc cern org

Esta figura muestra la operación del LHC y sus detectores. Aparece la luminosidad instantánea (Instantaneous Lumi) y la luminosidad integrada (Fill Luminosity), esta última en inversos de nanobarn. CMS ha acumulado hasta ahora 50,9 /nb, ATLAS 17,3 /nb (este número ha fluctuado durante el Fill 3819), LHCb 6,5 /nb y ALICE 1,9 /nb.

Dibujo20150603 op vistar 6 - LHC Luminosity - display - lhc cern org

Estas figuras están disponibles en tiempo real en el OP Vistars del LHC.



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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 3 junio, 2015
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