Algunas espinitas clavadas en el camino de rosas del LHC durante 2011

Por Francisco R. Villatoro, el 16 julio, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • LHC - CERN • Noticias • Physics • Prensa rosa • Science ✎ 1

Todo camino de rosas oculta espinas, pero si son pequeñas no hacen daño. El LHC del CERN tiene varias espinitas clavadas, pero la que más daño le hace son los UFOs (Unidentified Falling Objects). El gran problema de los UFOs es que su presencia depende de la energía de los haces. Con una energía por haz de 450 GeV son muy raros; con 1,38 TeV por haz ocurren unos 3 UFOs cada 36 horas; pero con 3,5 TeV por haz son unos 8 UFOs por hora. Se está utilizando un sistema de detección de UFOs que utiliza un umbral; si el UFO no supera dicho umbral no se hace nada y se mantiene la máquina en funcionamiento; se han observado unos 5000 UFOs que no han superado el umbral (que se incrementó en 2011 respecto a 2010); más aún, la mayoría de los UFOs está muy por debajo del umbral. Hasta el momento solo 29 UFOs han superado el umbral provocando el corte de los haces (beam dump), 18 en 2010 y 11 en 2011. Nos cuenta todo lo que sabe sobre los UFOs a día de hoy Tobias Baer, «UFO Update,» Mini-Chamonix Workshop, July, 15th 2011.

Para tener una mejor idea de lo que suponen los UFOs, aquí van un par de ejemplos de su efecto sobre los haces. En el fill #1900 (27  junio de 2011) con haces estables durante 19:54 horas, se observaron 32 UFOs en un haz (B1) y 5 UFOs en el otro haz (B2). De hecho, 17 de los UFOs en el haz B1 ocurrieron durante un periodo de 6 minutos. Ninguno de estos UFOs superó el umbral (el mayor UFO alcanzó el 65% del umbral). En el fill #1901 (28 de junio de 2011) con haces estables durante 13:48 horas, se observaron 41 UFOs en el haz B1 y 12 UFOs en el haz B2. Se observaron la friolera de 16 UFOs en el haz B1 concentrados en un periodo tan corto como 2:20 minutos. El mayor UFO alcanzó el 63% del umbral. Te recuerdo que estos dos fills han sido de los más largos de 2011.

¿Qué son los UFOs? Todavía no se sabe lo que son, pero se cree que podrían ser pequeñas partículas de polvo dentro del túnel del LHC (recuerda que tiene 27 km de longitud). Se pueden usar los haces de protones para obtener una imagen de los UFOs, si su diámetro es mayor que el del haz; también se pueden usar los UFOs para obtener una imagen del haz, en caso contrario. Gracias a ello se sabe que los UFOs tienen un tamaño medio de 1 μm y que se mueven a unos 0,63 m/s; esta velocidad corresponde a la de una caída libre de unos 22 mm, lo que apunta a que se trata de partículas de polvo que se desprenden de la parte superior del interior del túnel y caen a la parte inferior del mismo. ¿Cómo afectarán los UFOs al LHC a máxima energía? No se sabe, pero todos esperamos que cuando en 2014 se inicien colisiones a 14 TeV c.m. los UFOs sigan molestando tan poco como hasta ahora.

Uno de los lectores de este blog me ha preguntado por el estado actual del famoso «hump» del LHC, una excitación externa que hace oscilar los haces en un plano vertical, que afecta más al haz B2 que al B1, al contrario que los UFOs, pero no se sabe por qué y aparentemente no tienen relación un fenómeno con el otro. La frecuencia de esta misteriosa oscilación fluctúa alrededor de los 8 kHz y su amplitud decrece con el inverso del momento de los haces. La señal en el haz B2 es independiente de la señal en el haz B1 y todo indica que se trata de una oscilación horizontal del campo magnético dipolar generado por los imanes superconductores cuya amplitud es independiente de la energía de los haces. Todavía no se sabe cuál es su origen. La figura de arriba está extraída de Rhodri Jones (CERN Beam Instrumentation Group), «LHC Beam Instrumentation & Future Developments,» Workshop on Optics Measurements, Corrections and Modeling for High-Performance Storage Rings, 21st June 2011, CERN. Más información en G. Arduini, «Hump: How did it impact the luminosity performance and status,» 2nd Evian 2010 Workshop on LHC Beam Operation, Evian-les-bains, France, 7-9 Dec 2010, pp. 225-231.

El «hump» tiene un efecto negativo sobre la luminosidad, pues afecta a la emitancia vertical de los haces; la emitancia (εn) crece de forma explosiva (blow-up) cuando aparece el «hump» y como está en el denominador de la fórmula para la luminosidad instantánea (ver la entrada anterior), ésta decrece muchísimo por momentos, pero el «hump» desaparece y la luminosidad recupera su valor. Se estima que el «hump» ha provocado pérdidas del orden del 20% en la luminosidad de los haces. Aún así, el «hump» no es ningún problema y se han tomado una serie de contramedidas que permiten convivir con él sin mayores dificultades. Si no puedes luchar contra tu enemigo, alíate a él. De hecho en el Mini Chamonix de ayer ninguna de las charlas ha mencionado el «hump.»

PS (17 julio 2011): El mayor UFO nunca visto en el LHC ocurrió hoy domingo 17 de julio a las 05:52:34 (hora de Suiza) en el fill #1953. Los tres últimos fills han estado bastante plagados de UFOs intensos y se ha propuesto por parte de los técnicos duplicar el valor del umbral.



1 Comentario

  1. Hacìa tiempo que me hacìa alguna pregunta al respeto, o sea, la incidencia del medio interior o exterior en el LHC, uno sabe por fìsica elemental del movimiento que presentan ciertas partìculas (miscelas) al proyectarse la luz en una pared y pensè si esto no podrìa molestar al aparato y tu lo has expuesto aquì con suficiente claridad, aclarando mi inquietud.

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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 16 julio, 2011
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