El proyecto del Colisionador Lineal Compacto (CLIC) en el CERN

Dibujo20160830 clicl simulation collision cern

En el año 2013 nació el proyecto del Colisionador Lineal Compacto (CLIC). Un colisionador lineal electrón contra positrón, que se debería instalar en el CERN y alcanzar colisiones a 3 TeV. Su construcción debería iniciarse en 2025 y las primeras colisiones se esperan para 2035, cuando finalice la operación del HL-LHC. La Unión Europea todavía no lo ha aprobado, pero debería hacerlo antes de 2020 si se quiere cumplir con los plazos.

Tras los siete años de construcción del túnel completo, el colisionador funcionará durante 22 años, divididos en tres fases a tres energías diferentes (7+2+5+2+6). En los primeros 7 años se usará un colisionador de 11,4 km de longitud; los primeros meses se acumularán 100 /fb de colisiones a 350 GeV para estudiar el quark top; luego se alcanzarán 500 /fb de colisiones a 380 GeV. Tras dos años de mejoras, se usará un colisionador de 29,0 km que acumulará durante 5 años unos 1,5 /ab = 1500 /fb de colisiones a 1,5 TeV. Finalmente, tras otros dos años se usará un colisionador de 50,1 km que acumulará en 6 años unos 3 /ab = 3000 /fb de colisiones a 3,0 TeV.

El futuro proyecto estrella del CERN que reemplace al LHC podría ser CLIC, aunque también hay otras propuestas, como el Colisionador Lineal Internacional (ILC) con colisiones a 500 GeV, o el Colisionador de Electrones contra Hadrones (LHeC). Más información sobre CLIC en The CLIC, CLICdp collaborations, “Updated baseline for a staged Compact Linear Collider,” doi: 10.5170/CERN-2016-004, arXiv:1608.07537 [physics.acc-ph], y en “Higgs Physics at the CLIC Electron-Positron Linear Collider,” CLICdp-Pub-2016-001, arXiv:1608.07538 [hep-ex].

Dibujo20160830 three highest cross sections higgs production at clic and other interesting processes

El objetivo fundamental de CLIC será el estudio del bosón de Higgs. Esta fábrica de Higgs usará colisiones a 3×, 12× y 24× veces la masa del Higgs, es decir, 380, 1500 y 3000 GeV. También se realizarán estudios de precisión del quark top a 2× su masa, es decir, 350 GeV. Con colisiones a 380 GeV los canales de producción del Higgs con mayor estadística son el Higgsstrahlung (Z→ZH) y la fusión de bosones vectoriales (WW→H, y ZZ→H). Con colisiones a 1500 GeV el objetivo es estudiar el acoplamiento de Yukawa del quark top (t→tH) y la autointeracción del Higgs (H→HH). Finalmente, con colisiones a 3000 GeV el objetivo es estudiar la producción de pares de Higgs en canales más exóticos (como WW→HH). Por supuesto, también se estudiará la posibilidad de física más allá del modelo estándar en multitud de canales de desintegración.

Dibujo20160830 parameters clic energy stages cern

La construcción de CLIC en varias etapas es lo óptimo para su programa de física. Además, en las colisiones electrón contra positrón se puede controlar la polarización de los haces de electrones y con ello variar las secciones eficaciones de producción de bosones de Higgs. Usar este grado de libertad permite mejorar las estimaciones de sus valores. Sin entrar en más detalles técnicos, lo importante es que CLIC será un complemento ideal del LHC para el estudio de precisión de la física del Higgs.

Dibujo20160830 clic footprints near cern showing three implementation stages

La propuesta actual es que CLIC se instale bajo el LHC en el CERN. El túnel circular del LHC tiene una profundidad medida de 100 metros bajo la superficie (noroeste de Ginebra, bajo las fronteras de Francia y Suiza). El túnel lineal de CLIC se situará entre 100 y 150 metros bajo la superficie. El diámetro del túnel será de 5,6 metros, lo que permite usar tuneladoras convencionales para su construcción. El coste de construcción y operación de CLIC a 380 GeV se estima en 6690 millones de francos suizos de diciembre de 2010 (unos 6000 millones de euros actuales).

Dibujo20160830 outline CLIC project timeline from the current development phase up to future firstfootprints near cern

El informe final sobre el proyecto CLIC deberá estar listo para el 2019. Antes de 2020 el Consejo del CERN deberá decidir la Estrategia Europea para la Física de Partículas que presentará ante la Comisión Europea para su aprobación. Si se aprueba la construcción de CLIC se necesitará un lustro para ultimar todos los detalles relacionados con su construcción. La obra civil debería ser iniciada en el año 2025 y finalizará alrededor de 2034. Las primeras colisiones en 2035 será el inicio de un exitoso proyecto de física de partículas en el CERN hasta 2057.

China podría liderar la física de partículas gracias a su ambicioso proyecto CEPC/SppC (siglas de Circular Electron-Positron Collider/Super Proton-Proton Collider), que emula la idea del proyecto LEP/LHC en el CERN. La construcción de CEPC se podría iniciar en 2021, con las primeras colisiones electrón contra positrón a 250 GeV en 2028, que finalizarían en 2035. Entonces se iniciaría la construcción de SppC en el mismo túnel, con las primeras colisiones protón contra protón a 70 TeV en 2042; la idea es subir la energía a 100 TeV y finalizar las colisines sobre 2055.

CLIC podría ser la gran apuesta europea en física de partículas. Un proyecto de bajo costo que mantendría el liderazgo del CERN. Continuación perfecta de CEPC, sería el complemento ideal del futuro SppC. Sin lugar a dudas todos debemos apoyar la iniciativa de CLIC.


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