El colisionador de partículas más potente del mundo está a punto de ser modernizado con estos imanes
Muchas de las tecnologías desarrolladas para el LHC HiLumi nunca se han utilizado en un acelerador de protones
El CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) es el mayor laboratorio de física de partículas del mundo. Fundado en 1954 y situado en la frontera franco-suiza, cerca de Ginebra, su objetivo es investigar los componentes fundamentales de la materia utilizando aceleradores de partículas complejos. El laboratorio alberga el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas), encargado de acelerar protones o iones a velocidades cercanas a la de la luz y haciéndolos chocar para recrear condiciones cercanas al Big Bang.
Los investigadores del CERN han alcanzado un hito crucial en el avance del proyecto del Gran Colisionador de Hadrones de Alta Luminosidad. El HiLumi LHC es una gran mejora en el Gran Colisionador de Hadrones que incrementará el número de colisiones en un factor 5 o 7, permitiendo la investigación de fenómenos físicos muy infrecuentes y obtener medidas mucho más precisas de los conocidos.
Este hito se ha logrado con el inicio del enfriamiento criogénico a 1,9 K (-271,3 ºC) de su banco de pruebas de 95 metros de longitud, una réplica a escala real del innovador equipo que transformará el LHC en los próximos años. El banco de pruebas está diseñado para validar el novedoso sistema magnético (los imanes de triplete interno que enfocan el haz) y su compleja infraestructura, un elemento clave en una importante modernización del LHC que entrará en funcionamiento en 2030.
"No creo que sea posible exagerar la importancia y el entusiasmo del LHC de Alta Luminosidad"
Este verano marcará el inicio de un período de trabajo intensivo de cuatro años para transformar el LHC en el LHC HiLumi, el cual multiplicará por diez el número de colisiones de partículas, incrementando así enormemente el volumen de datos físicos disponibles para los investigadores. Gracias a este avance, los físicos podrán explorar el comportamiento del bosón de Higgs y otras partículas elementales con una precisión sin precedentes, y descubrir fenómenos inusuales que podrían revelarse por sí mismos.
Mark Thomson, Director General del CERN, dijo: "No creo que sea posible exagerar la importancia y el entusiasmo del LHC de Alta Luminosidad, el mayor proyecto del CERN en los últimos 20 años. Junto con nuevas herramientas de datos avanzadas y detectores mejorados, nos permitirá comprender por primera vez cómo interactúa el bosón de Higgs consigo mismo, una medición clave que arrojará luz sobre los primeros instantes y el posible destino del Universo".
El LHC HiLumi también explorará territorio inexplorado y podría revelar algo completamente nuevo e inesperado. Ese es el objetivo de explorar lo desconocido: no se sabe qué hay ahí fuera
Muchas de las tecnologías desarrolladas para el LHC HiLumi, como las cavidades superconductoras tipo cangrejo que inclinan los haces de partículas antes de que colisionen, los colimadores de cristal diseñados para eliminar partículas errantes y las líneas de transferencia eléctrica superconductoras de alta temperatura para alimentar los imanes HiLumi con la mayor eficiencia posible, nunca se han utilizado en un acelerador de protones.
Entre estas nuevas tecnologías clave, los imanes internos de enfoque del haz triplete están hechos de un compuesto superconductor a base de niobio y estaño (Nb₃Sn ) , lo que permite campos magnéticos superiores a los alcanzados con los imanes actuales de niobio-titanio (NbTi) del LHC. Se desplegarán en ambos lados de los experimentos ATLAS y CMS, junto con nuevos sistemas criogénicos de alimentación, protección y alineación, y operarán a una temperatura de 1,9 K (-271,3 °C), al igual que los imanes del LHC.
Para garantizar una integración perfecta, el CERN ha construido, en una sala de pruebas sobre la superficie, un banco de pruebas a escala real llamado Inner Triplet String (IT String), que refleja la configuración subterránea. “Todos los sistemas ya se han probado individualmente. El objetivo de la Cadena de Tecnología Informática es validar su integración y su rendimiento conjunto en condiciones operativas”, explicó Oliver Brüning, Director de Aceleradores y Tecnología del CERN.