El Gran Colisionador de Hadrones

[Weip]

Gracias Alriga, explicado directamente en castellano se entiende mejor el resultado y los objetivos de FASER. En la presentación que adjuntastes en el PD también se entiende, pero quizás son más optimistas.

[Alriga]

Hoy La Mula Francis ha publicado un artículo sobre el tema FASER logra la primera observación de un neutrino producido en las colisiones protón-protón del LHC Run 3
Saludos.

[carroza]

Hola.

Yo entiendo que los neutrinos que se detectaban en OPERA eran neutrinos, inicialmente muónicos, que se producian en el CERN en un acelerador, mediante colisiones de protones con blancos estáticos. Esencialmente, muchisiomos protones pegan un pepinazo a un nucleo cualquiera, se producen muchisimos piones, esos piones decaen en muones y neutrinos muónicos, los neutrinos muónicos (muchísimos, y razonablemente localizados), viajan al Gran Sasso, y algunos (muy pocos) de ellos se detectan. Estos son neutrinos de energias no muy altas, que pueden producir una tau (1.77 GeV) pero poco más.

De lo que se habla aqui es de algunos neutrinos, muy energéticos, que se producen en colsiones p-p del LHC. Los neutrinos muy energéticos, con energias comparables a las masas de W y Z (unos 100 GeV) que interaccionan con la materia tanto o más que los electrones, y por tanto, pueden detectarse con alta eficiencia con los detectores adecuados.

Un saludo

[Weip]

Bueno es que en un colisionador no hay muchas partículas que se detecten directamente, al final se suele inferir la presencia de muchas partículas más por según qué tipos de radiación y partículas cargadas que por la partícula que buscas en sí. La noticia entiendo que es la detección directa de neutrinos en un colisionador, que eso sí es una novedad, porque hasta ahora las "detecciones" eran indirectas.

[Alriga]

FASER. Nuevo detector del LHC para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil
FASER (Forward Search Experiment) es un nuevo experimento del LHC para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil asociadas a la Materia Oscura […] FASER complementará el programa de Física en curso del CERN, extendiendo su potencial de descubrimiento a potenciales nuevas partículas...

..Los detectores modernos son máquinas tremendamente complicadas. Tienen muchas capacidades, cada cual con una función diferente. Hay partes dedicadas a detectar un tipo particular de partícula. Y aún algunas partículas no pueden ser detectadas, como los neutrinos...

Irvine, California, 20 de marzo de 2023: un equipo dirigido por físicos de la Universidad de California, Irvine, ha detectado por primera vez en la historia neutrinos creados por un colisionador de partículas.

Es el resultado más reciente del Forward Search Experiment, o FASER, un detector de partículas diseñado y construido por un grupo internacional de físicos e instalado en el CERN, Suiza. Allí, FASER intenta detectar partículas producidas por el Gran Colisionador de Hadrones LHC del CERN.

"Hemos descubierto neutrinos de una fuente completamente nueva, los colisionadores de partículas, en los que dos haces de partículas chocan entre sí a una energía extremadamente alta", dijo Jonathan Feng , físico de partículas de UC Irvine y coportavoz de FASER Collaboration, quien inició el proyecto que involucra a más de 80 investigadores de la UCI y 21 instituciones asociadas.

Brian Petersen, físico de partículas del CERN, anunció los resultados el domingo en nombre de FASER en la 57ª conferencia Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories en Italia.

Los neutrinos, que fueron descubiertos hace casi 70 años, son las partículas más abundantes en el cosmos y "fueron muy importantes para establecer el modelo estándar de física de partículas", dijo el coportavoz de FASER Jamie Boyd, físico de partículas del CERN. “Pero ningún neutrino producido en un colisionador había sido detectado por un experimento hasta ahora”.

La mayoría de los neutrinos estudiados por los físicos han sido neutrinos de baja energía. Pero los neutrinos detectados por FASER son la energía más alta jamás producida en un laboratorio y son similares a los neutrinos que se encuentran cuando las partículas del espacio profundo desencadenan cascadas de partículas en nuestra atmósfera.

FASER en sí mismo es nuevo y único entre los experimentos de detección de partículas. A diferencia de otros detectores en el CERN, como ATLAS, que tiene varios pisos de altura y pesa miles de toneladas, FASER pesa aproximadamente una tonelada y cabe perfectamente dentro de un pequeño túnel lateral en el CERN. Y tomó solo unos pocos años diseñarlo y construirlo usando repuestos de otros experimentos. Los neutrinos son las únicas partículas conocidas que los grandes instrumentos del Gran Colisionador de Hadrones no pueden detectar directamente, por lo que la observación exitosa de FASER significa que finalmente se está explotando todo el potencial físico del colisionador.

Más allá de los neutrinos, el otro objetivo principal de FASER es ayudar a identificar las partículas que componen la materia oscura, que los físicos creen que comprende la mayor parte de la materia del universo, pero que nunca han observado directamente.

FASER aún tiene que encontrar signos de materia oscura, pero con el LHC listo para comenzar una nueva ronda de colisiones de partículas en unos pocos meses, el detector está listo para registrar cualquiera que aparezca.

Fuente: UC Irvine-led team is first to detect neutrinos made by a particle collider

Todo esto es lo que dice la nota de prensa de la UCI, pero no lo acabo de entender completamente: yo tenía entendido que en el famosísimo experimento OPERA se generaban neutrinos muónicos en el Super Proton Synchrotron del CERN (SPS) de Ginebra, que es un colisionador de partículas, y que se detectaban en forma de neutrinos tau en el Gran Sasso a 730 km de distancia para estudiar las oscilaciones de neutrinos. Eso sucedía hacia 2010-2012.

¿Cuál es la diferencia esta vez, que los neutrinos detectados son electrónicos? ¿O la diferencia es el mecanismo de detección?

Saludos.

PD. He encontrado el powerpoint que en la "57ª conferencia Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories" presentó Brian Petersen, este es el enlace: First Physics Results from the FASER Experiment

[Alriga]

FASER. Nuevo detector del LHC para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil

FASER (Forward Search Experiment) es un nuevo experimento del LHC para la búsqueda de partículas ligeras con interacción débil asociadas a la Materia Oscura aprobado ayer por el CERN. FASER complementará el programa de Física en curso del CERN, extendiendo su potencial de descubrimiento a potenciales nuevas partículas y se espera que sea operativo en 2021.

Este nuevo experimento contribuye a diversificar el programa de Física del LHC, y permite abordar preguntas sin respuesta en Física de partículas desde una perspectiva diferente, ha explicado en un comunicado Mike Lamont, co-coordinador del grupo de estudio PBC (Physics Beyond Collider), que supervisa FASER.

Los cuatro detectores principales del LHC no son adecuados para detectar partículas ligeras de interacción débil que podrían producirse paralelamente a la línea del haz. Éstas podrían viajar cientos de metros sin interactuar con ningún material antes de transformarse en partículas conocidas y detectables, como electrones y positrones. Las partículas exóticas, de producirse, escapan a los detectores existentes a lo largo de las líneas del haz de corriente y permanecen sin ser detectadas. Por lo tanto, FASER se ubicará a lo largo de la trayectoria del haz, a 480 metros aguas abajo del punto de interacción situado dentro de ATLAS.

Aunque los protones en los haces de partículas son desviados por imanes y obligados a girar siguiendo el perímetro del LHC, las posibles partículas ligeras que interactúan muy débilmente, continuarían a lo largo de una línea recta y sus "productos de desintegración" podrán ser detectados por FASER. Las potenciales nuevas partículas estarían muy colimadas con el haz, dispersándose muy poco y permitiendo así que un detector relativamente pequeño y barato realice búsquedas altamente sensibles.

La longitud total del detector es inferior a 5 metros y su estructura cilíndrica central tiene un radio de tan solo 10 centímetros. Se instalará en un túnel lateral a lo largo de una línea de transferencia no utilizada que conecta el LHC con su inyector, el Super Proton Synchrotron. Para que FASER pueda construirse de forma rápida y asequible, se utilizarán piezas de repuesto de los detectores, donadas amablemente por los experimentos ATLAS y LHCb. La colaboración formada por 16 institutos que están construyendo el detector y que llevará a cabo los experimentos, cuenta con el apoyo de la Fundación Heising-Simons y la Fundación Simons.

FASER buscará partículas hipotéticas de interacción débil, incluyendo los llamados "fotones oscuros", partículas que están asociadas con la materia oscura, neutralinos y otros. El experimento se instalará durante la actual parada prolongada 2 (Long Shutdown 2) en curso y comenzará a tomar datos en el LHC’s Run 3 entre 2021 y 2023. FASER es una propuesta de Física fina que aborda un aspecto particular en la búsqueda de Física más allá del Modelo Estándar.

Lo he leído en FASER: CERN approves new experiment to look for long-lived, exotic particles

Y podéis encontrar esquemas, planos, detalles técnicos y amplia documentación en: FASER (ForwArd Search ExpeRiment at the LHC) webpage

Saludos.

[pod]

Re: Large Hadron Collider

Otra cosa que me causô cierta intriga es... que el LHC estâ lanzando demasiada informaciòn pero que los que trabajan en esto estân ocultando toda la informaciôn; me gustarîa saber que tan cierto`puede llegar a ser esto?

No me parece justificada esta afirmación. Activar el LHC es una tarea mucho más complicada de lo que pueda parecernos a los que lo vemos desde la distancia (y eso que, por lo menos a mi, ya me parece muy complicada ). El LHC no lleva mucho tiempo funcionando, las primeras colisiones empezaron el 23 de noviembre (ver nota de prensa); pero estaban en fase de pruebas y calibraciones a menor energía. Fue el martes pasado cuando empezaron el programa de investigación, con lo que ellos llaman "primera física", el momento en que porfin pueden tomar mediciones (ver nota de prensa), así que no ha habido ni una semana para que empiecen a hacer públicos los resultados (y eso, que con los datos de las primeras pruebas ya publicaron algunos artículos, según dice la propia nota de prensa).

Por lo que pude leer en su día, el problema que había inicialmente con el LHC es que en colisiones de tan alta energía la probabilidad de creación de un agujero negro es no nula, pero eso no quiere decir que tenga que pasar. Además, por lo que comentó un día POD (creo que fue él) estos agujeros negros se tienen tan poca energía que se acaban evaporando en un corto tiempo.

Sí, esta era una de las quejas más repetidas, seguramente porque el término "agujero negro" cala mucho entre la gente. La otra gran queja (seria) era la posible creación de strangelets, que sí la hipotesis de la materia extraña resultara ser cierta, podrían convertir los núcleos atómicos. Pero esto no es exclusivo del LHC, la misma controversia surgió cuando RHIC empezó a funcionar, hace ya diez años, y aún seguimos aquí. Puedes ver una discusión de todo esto en la página de la wikipedia dedicada a los strangelets.

[Sartie]

Re: Large Hadron Collider

Por lo que pude leer en su día, el problema que había inicialmente con el LHC es que en colisiones de tan alta energía la probabilidad de creación de un agujero negro es no nula, pero eso no quiere decir que tenga que pasar. Además, por lo que comentó un día POD (creo que fue él) estos agujeros negros se tienen tan poca energía que se acaban evaporando en un corto tiempo.
Lo de que no compartan los científicos la información me parece razonable, yo si hago un experimento no voy a compartir mis datos con nadie hasta que los tenga bien entendidos y los pueda publicar, y supongo que la gente del LHC hará lo mismo, debe de haber muchas tesis y artículos esperando a ser escritos con los datos y hasta que no los publiquen no lo van a comartir con nadie, es lo más razonable.

[The Higgs boson]

Large Hadron Collider

He leîo varias cosas sobre LHC, algunas me parecen sorprendentes y sobre todo el objetivo que se tiene,
sin embargo tambien he leido que hay personas que realmente estan en contra de esto, y tienen argumentos que
me parecen absurdos, estoy deacuerdo de que puede haber fallas pero no a tal grado como lo plantean estas personas abyectas.

Otra cosa que me causô cierta intriga es... que el LHC estâ lanzando demasiada informaciòn pero que los que trabajan en esto estân ocultando toda la informaciôn; me gustarîa saber que tan cierto`puede llegar a ser esto?

[pod]

Re: El Gran Colisionador de Hadrones

Más pasitos adelante: el LHC ya ha roto el récord mundial en aceleración de partículas, el pasado 30 de noviembre conseguió acelerar ambos haces hasta los 1.18TeV, por encima de los 0.98 conseguidos por tevatrón.

Fuente: http://press.web.cern.ch/press/Press.../PR18.09E.html

[pod]

Re: El Gran Colisionador de Hadrones

Gracias por las respuestas y las referencias.

Ya veo que entonces se hace a partir de cálculos con los datos obtenidos en las diferentes capas de detectores. ¡Debe ser un trabajo arduo!

Si, sentarse a que los ordenadores analicen por ti mientras juegas al buscaminas

[Afisionado]

Re: El Gran Colisionador de Hadrones

Gracias por las respuestas y las referencias.

Ya veo que entonces se hace a partir de cálculos con los datos obtenidos en las diferentes capas de detectores. ¡Debe ser un trabajo arduo!

[Adosgel]

Re: El Gran Colisionador de Hadrones

Creo que en la web de CERN te explica con dibujos a groso modo como funcionan los detectores y sus capas.
Yo tenía dos enlaces que puede que os interesen a alguno, sobre todo el de la construcción de un acelerador "casero" (que no tan casero, claro)...

http://ilcagenda.linearcollider.org/...es&confId=2940

http://www.rtftechnologies.org/physics/linac.htm

Saludos.

[pod]

Re: El Gran Colisionador de Hadrones

El artículo dice que a fin de año se llegará a 1,2 TeV. Esto daría una energía total en la colisión en el sistema centro de masas de poco más de 2,4 TeV. ¿Con esto ya se estaría en condición teórica de detección del bosón de higgs?
Saludos

No se puede saber sin saber la masa del Higgs. Tevatrón llega hasta los 1,96 TeV y no lo ha detectado, así que no hay demasiado margen.

Entiendo someramente cómo funciona el LHC pero algunos puntos no los tengo claros. Por ejemplo, en una cámara de nieblas se pueden ver las trayectorias de las partículas desde el mismo lugar de las colisiones porque, por decirlo así, la niebla está por todas partes. Pero en el LHC y otros sincrotrones similares, según he leído, los detectores están en las paredes de la cámara de colisiones. Entonces, ¿cómo se sabe lo que ocurre exactamente en el centro de la colisión? ¿A través de cálculos a partir de los datos de los detectores?

Los detectores modernos son máquinas tremendamente complicadas. Tienen muchas capaz, cada cual con una función diferente. Hay partes dedicadas a detectar un tipo particular de partícula. Y aún algunas partículas no pueden ser detectadas, como los neutrinos.

En estas colisiones, las partículas originales a penas "viven". En seguida decaen, y se produce la hadronización: cada partícula decae en una cascada de muchísimas partículas más estables. Así que lo que llega al detector es un "jet", que uno tiene que medir y estudiar para saber de qué partícula proviene (por que la carga total del jet tiene que ser la carga de la partícula; su energía en su cdm es la masa original de la partícula, etc.).

[Afisionado]

Re: El Gran Colisionador de Hadrones

Entiendo someramente cómo funciona el LHC pero algunos puntos no los tengo claros. Por ejemplo, en una cámara de nieblas se pueden ver las trayectorias de las partículas desde el mismo lugar de las colisiones porque, por decirlo así, la niebla está por todas partes. Pero en el LHC y otros sincrotrones similares, según he leído, los detectores están en las paredes de la cámara de colisiones. Entonces, ¿cómo se sabe lo que ocurre exactamente en el centro de la colisión? ¿A través de cálculos a partir de los datos de los detectores?