Gran Col·lisionador d'Hadrons

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca
Gran Col·lisionador d'Hadrons
CERN LHC Tunnel1.jpg
Dades base
Tipus entitat Accelerador de partícules
Història
Fundació 21 octubre 2008
Organització i govern
Seu central Vista-down.png
Format per ATLAS
Solenoide compacte per a muons
ALICE
LHCb

Web Lloc web oficial
Twitter cern

Modifica dades a Wikidata
Dins del túnel del GCH al CERN

El Gran Col·lisionador d'Hadrons (GCH) (en anglès: Large Hadron Collider, LHC) és un accelerador de partícules de tipus col·lidor, construït per l'Organització Europea per a la Recerca Nuclear (CERN), que fa col·lidir feixos d'hadrons (protons i nuclis pesants de plom). Es va posar en funcionament el 10 de setembre de 2008.

El GCH és a un túnel de 27 km de circumferència (al lloc on hi havia l'accelerador LEP), soterrat 50-175 m sota terra. Està situat entre les fronteres de França i Suïssa, al nord-oest de la ciutat de Ginebra.

Dins del túnel, feixos de protons i de nuclis són accelerats a velocitats properes a la de la llum i es fan col·lidir a energies al centre de masses de fins a 14 TeV. Això permet reproduir condicions de densitat d'energia molt grans, properes a les dels instants primerencs de l'univers, el Big Bang. D'aquesta manera, s'estudia l'origen de la matèria, posant a prova el Model estàndard de física de partícules, és a dir, la teoria matemàtica vigent que descriu el comportament de les partícules elementals i les seves interaccions.

L'acceleració i la col·lisió de partícules a alta energia genera moltíssimes partícules que són detectades per 7 experiments. Els detectors d'aquests experiments envien aquesta informació a una sèrie centres de computació repartits per Europa, Àsia i Amèrica que emmagatzemen i processen les dades. Un d'aquests centres és el PIC (Port d'Informació Científica), centre tecnològic participat per la Universitat Autònoma de Barcelona, el Centre d'Investigacions Energètiques, Mediambientals i Tecnològiques (CIEMAT), la Generalitat de Catalunya i l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE).

El 30 de març del 2010 va començar el programa de recerca del GHC amb les primeres col·lisions entre dos feixos de protons a 7 TeV (3.5 TeV per feix), l'energia més gran mai assolida fins aquell moment a un laboratori.[1] La primera fase de presa de dades va durar del 2010 al 2013 amb col·lisions de protons a 0.9, 2.76, 7 i 8 TeV, col·lisions plom-plom a 2.76 TeV, i protó-plom a 5 TeV. Després d'un any i mig de consolidació dels imants superconductors del GCH, la segona fase d'operació del col·lidor va començar en abril de 2015 amb col·lisions protó-protó al nou record d'energia de 6.5 TeV per feix (13 TeV al centre de masses).

El resultat més important de les recerques fetes al GCH fins ara és la descoberta del bosó de Higgs feta per ATLAS i CMS, anunciada el 4 de juliol de 2012, i que va representar el premi nobel de física de 2013 per a Peter Higgs i François Englert. Està previst que l'accelerador i els experimens continuïn operant fins al 2030, cercant nous senyals de nova física que puguin donar resposta a algunes de les moltes preguntes fonamentals encara obertes en física de partícules: origen de la matèria i energia fosques, explicació de l'asimetria matèria-antimatèria a l'univers, justificació de la diferència d'escales d'energia entre la interacció electrofeble i la gravitació,...

Experiments[modifica | modifica el codi]

La cadena d'acceleració del GCH

Els 7 experiments operatius al GCH són:

  • ALICE (A Large Ion Collider Experiment, «Experiment del Gran Col·lisionador de Ions»)
  • ATLAS (A large Toroidal LHC ApparatuS, «Gran Aparell Toroidal del GCH»)
  • CMS (Compact Muon Solenoid, «Solenoid Compacte per a Muons»)
  • LHCb (LHC beauty experiment, «Experiment de bellesa al GCH»)
  • LHCf (LHC forward experiment, «Experiment cap al davant al GCH»)
  • TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation, «Secció eficaç total, dispersió elàstica i dissociació per difracció»)
  • MoEDAL (Monopole and Exotics Detector At the LHC, «Detector de Monopols i Exòtics al GCH»)

Igual que el GCH, aquests estan situats sota terra, però en les cavernes construïdes als punts d'intersecció. Dos d'ells (ATLAS i CMS) són grans detectors de partícules amb objectius generals de recerca de noves partícules. Hi ha dos experiments de mida mitjana (ALICE i LHCb) i els restants (LHCf, TOTEM i MoEDAL) són menors i més especialitzats.

Qüestions sobre seguretat[modifica | modifica el codi]

La possibilitat que aquest accelerador de partícules pogués generar fenòmens perillosos per a la Terra, com per exemple, la creació de forats negres microscòpics, strangelets, estats del buit inestables o monopols magnètics, va ser estudiada el 2008, pel Grup d'Avaluació sobre Seguretat del GCH (LSAG, sigles en anglès). Aquest grup de físics de partícules que no participen en els experiments del GCH, va publicar un informe en el qual afirmen que el GCH no comporta cap risc, ja que "no farà res que la natura no ha fet abans milions de vegades en col·lisions de raigs còsmics de molta alta energia".[2][3][4]

Xarxa de Computació (Computing Grid)[modifica | modifica el codi]

La xarxa de computació (o Computing Grid en anglès) del GCH és una xarxa de distribució dissenyada pel CERN per a controlar l'enorme quantitat de dades produïdes pel Gran Col·lisionador d'Hadrons. Incorpora tant enllaços propis de fibra òptica com parts d'Internet d'alta velocitat.

El flux de dades proveït des dels detectors és d'aproximadament 300 Gb/s, que és filtrat buscant "esdeveniments interessants", resultant un flux de 300 Mb/s. El centre de càlcul del CERN, considerat "Fila 0" de la xarxa, hi disposa d'una connexió dedicada de 10 Gb/s. El projecte genera 27 Terabytes de dades per dia, més 10 TB de "resum". Aquestes dades són enviades fora del CERN a onze institucions acadèmiques d'Europa, Àsia i Amèrica del Nord, que constituïxen la "fila 1" de processament. Altres 150 institucions constituïxen la "fila 2". El GCH produeix entre 10 a 15 Petabytes de dades per any.

Pressupost[modifica | modifica el codi]

La construcció del GCH va ser aprovada en 1995 amb un pressupost de 2600 milions de francs suïssos (al voltant de 1700 milions d'euros), juntament amb altres 210 milions de francs (140 milions €) destinats als experiments. No obstant això, aquest cost va ser superat en la revisió de 2001 en 480 milions de francs (300 milions de €) en l'accelerador, i 50 milions de francs (30m €) més en l'apartat per a experiments.%[9] Altres 180 milions de francs (120m €) més s'han hagut de destinar a l'increment de costos de les bobines magnètiques superconductores. El pressupost de la institució aprovat per a 2008, és de 660.515.000 euros dels quals l'estat espanyol n'ha aportat el 8,3%, un total de 53.929.422 euros.

Referències[modifica | modifica el codi]

Enllaços externs[modifica | modifica el codi]