Después de extraer el último haz de protones el pasado 4 de noviembre, las primeras colisiones con iones de plomo, que permitirán indagar en el proceso de formación de la materia justo después del Big Bang, se registraron este fin de semana, mientras que por fin hoy se produjeron las condiciones estables en las colisiones que marcan el comienzo de la investigación con iones pesados. Este modo de funcionamiento se prolongará hasta el 6 de diciembre próximo.
Primeras colisiones entre iones de plomo registradas en el experimento ALICE. Imagen: CERN.
Cuatro días es todo lo que ha requerido el equipo de operaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el Laboratorio Europeo de Física Nuclear (CERN) para completar el paso de colisionar protones a iones de plomo en el mayor acelerador de partículas del mundo. “La velocidad de la transición al funcionamiento con iones de plomo es un signo de la madurez del LHC”, dijo el director general del CERN Rolf Heuer. “La máquina está funcionando como un reloj después de sólo unos meses de operación rutinaria”.
El funcionamiento del LHC con iones de plomo (átomos de plomo despojados de electrones) es completamente diferente del funcionamiento de la máquina con protones. Desde la fuente de las partículas hasta las colisiones, los parámetros de operación tienen que ser restablecidos para el nuevo tipo de haz. Para los iones de plomo, como para los protones antes de ellos, el procedimiento se inició inyectando un solo haz en el anillo del acelerador en una dirección e ir aumentando progresivamente el número de vueltas antes de repetir el proceso con el otro haz.
Una vez que la circulación de los haces ha sido establecida, estos pueden ser acelerados hasta una energía total de 287 teraelectronvoltios (TeV) por haz. Esta energía es mucho mayor que para los haces de protones, ya que los iones de plomo contienen a su vez 82 protones.
Otro período de ajuste cuidadoso se necesitó para alinear los haces para las colisiones, y, una vez conseguido esto, se declararon establecidas las condiciones nominales para la toma de datos, lo que el CERN denomina “haces estables”. Los tres experimentos que tomarán datos con iones de plomo, ALICE, ATLAS y CMS, ahora pueden esperar un funcionamiento continuo de iones de plomo hasta la parada técnica de invierno del CERN, que comienza el 6 de diciembre.
“El LHC ha funcionado magníficamente en este nuevo reto”, aseguró la investigadora del Instituto de Física de Cantabria (IFCA, CSIC-Universidad de Cantabria) Teresa Rodrigo, presidenta del Consejo de la colaboración CMS. “El proceso de preparación y colisión de haces de iones ha trascurrido perfectamente tal como estaba previsto. CMS vio las primeras colisiones este fin de semana y está colectando datos desde entonces, con el detector y todos los sistemas de adquisición trabajando perfectamente. Es un estupendo fin de año para el LHC y sus experimentos. Sin duda pronto tendremos más resultados interesantes también en este dominio”, manifestó Rodrigo.
El funcionamiento con iones de plomo se abre un camino completamente nuevo para el programa de investigación del LHC, ya que explorará la materia como habría sido en los primeros instantes de la existencia del Universo. Uno de los objetivos principales del funcionamiento con iones de plomo es producir pequeñas cantidades de este tipo de materia, que se conoce como “plasma de quarks y gluones”, y estudiar su evolución hasta el tipo de materia que compone el universo actual. Esta exploración arrojará más luz sobre las propiedades de la interacción fuerte, que une las partículas llamadas quarks en grandes objetos, como los protones y los neutrones.
Tras la parada técnica de invierno, el colisionador iniciará de nuevo colisiones con protones en febrero, manteniendo su funcionamiento durante todo 2011.
Más información:
Artículo publicado en Servicio de Información y Noticias Científicas (SINC).