El LHC supera por primera vez su luminosidad de diseño

El LHC (Gran Colisionador de Hadrones) fue diseñado para alcanzar una luminosidad instantánea de 10³⁴ /cm²/s. La inyección Fill #5045 alcanzó dicho valor ayer 26 de junio de 2016. El pico máximo en todo el año 2015 se alcanzó el 02 de noviembre de 2015 con el LHC el Fill #4569, que logró alcanzar una luminosidad pico de 0,5 × 10³⁴ /cm²/s. El año 2016 está siendo todo un éxito.

Te recuerdo que en el LHC la luminosidad instantánea mide el número de colisiones en los detectores por centímetro cuadrado y por segundo. En realidad, para calcular el número de colisiones protón contra protón hay que multiplicar la luminosidad instantánea por la sección eficaz de su colisión. La luminosidad instantánea decrece con el tiempo, ya que los haces pierden protones durante las colisiones, por ello el pico (o máximo) se alcanza al inicio de la inyección.

Por cierto, el número de colisiones que se graban en disco en los detectores para su análisis posterior se calcula integrando (sumando) la luminosidad instantánea durante todo el tiempo que se mantienen estables los haces de protones durante la inyección. La luminosidad integrada se mide en unidades inversas de la sección eficaz, como inversos de picobarn (1/pb) o de femtobarn (1/fb). El LHC está logrando superar 0,5 /fb por cada 24 horas de haces estables.

Estado actual del LHC, estadísticas de todas las inyecciones, y PDF del LHC Status, 27 Jun 2016.

[PS 30 Jun 2016] El Fill #5045 ha logrado haces estables durante 37 horas, acumulando 0,725 /fb en ATLAS y CMS. Todo un récord triple: máxima luminosidad pico, máxima luminosidad integrada y máxima duración de haces estables. Hoy se han alcanzado los 8,48 /fb en ATLAS, 8,12 /fb en CMS, y 0,452 /fb en LHCb.

Esta figura muestra la situación del Fill #5045 hoy a las 17:00 horas. Se han inyectado 2076 paquetes de protones por haz. Cada paquete tiene 1,25 × 10¹¹ protones, una longitud (en tiempo) de 1,15 ns, estando separados entre sí por 25 ns. Tras el Fill #5045 el LHC habrá suministrado a ATLAS y a CMS unos 7,5 /fb de colisiones (aunque los almacenados en disco serán un poco menos). Sin lugar a dudas el año 2016 está cumpliendo con todas las expectativas.