Los planes del CERN para un año de física aún más intenso en el LHC

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Artículo publicado por Amy Dusto el 13 de febrero de 2012 en Symmetry Breaking.

Los científicos del CERN empezarán a hacer funcionar el Gran Colisionador de Hadrones a más energía que nunca cuando termine la parada técnica invernal a mediados de marzo, según anunció hoy el laboratorio en un comunicado de prensa.

Los científicos y la dirección del CERN tomaron la decisión de aumentar la energía del LHC de 7 a 8 TeV tras una reunión en Chamonix, Francia, que ha durado una semana.

Una mayor energía significa una mayor tasa de colisiones entre protones en el LHC. El equipo de operaciones predice que, con este aumento de energía, los experimentos del LHC deberían recopilar más del doble de datos en 2012 de los que tomaron en 2011. Este incremento de datos es significativo para la búsqueda del Higgs y debería dar suficientes datos para demostrar o excluir a finales de 2012 la existencia del Higgs.

Aumentar el ritmo de colisión provocará que se aumente, en general, el número de eventos físicos interesantes, aunque los científicos creen que tendrán que filtrarlos, a partir de una pila mayor que antes, de otros menos interesantes. El año pasado, por ejemplo, los físicos del experimento ATLAS vieron 15 eventos extra por cada por cada uno que merecía la pena estudiar. Ese número probablemente se duplicará este año.

Los científicos decidieron hacer funcionar el LHC hasta el momento a la mitad de la energía para la que está diseñada la máquina. Tomaron dicha decisión de funcionar a menor energía después de un accidente que tuvo lugar cuando se puso en marcha en 2008. Los imanes del acelerador funcionan en un estado superconductor y se enfrían con helio líquido. Los problemas con una interconexión entre imanes provocaron el calentamiento y rápida expansión del helio, desplazando aproximadamente unos 50 imanes. Para evitar el riesgo de otro cierre anual por reparaciones, los científicos reiniciaron en 2010 a 7 TeV.

Los operadores se sienten cómodos aumentando la potencia de la máquina tras un año 2011 de éxitos a 7 TeV, mejorando su comprensión de las interconexiones y completando más pruebas, dice Steve Myers, director de aceleradores y tecnología en el CERN. No aumentarán la energía hasta los 14 TeV hasta algún momento después de una parada más larga de unos 20 meses a finales de 2012.

Para los operadores de la máquina, el principal desafío de pasar a 8 TeV y trabajar con tasas de colisión más altas será reducir el tamaño de los haces de partículas en los puntos de colisión dentro del detector, dice Mike Larmont, líder del grupo de operaciones para el LHC y sus inyectores. Comprimir los haces en estos lugares requiere de una fineza y cuidado extremos.

La plétora de eventos de colisión proporcionará otro desafío para los experimentadores, hambrientos de datos como están. Para procesarlo todo, las colaboraciones usan sus propias simulaciones software, conocidas como Monte Carlos, por la ciudad famosa por sus juegos de azar. Las simulaciones usan la estadística para predecir los tipos de partículas que se crearán en las colisiones con distintas características en el LHC. Los científicos están revisando constantemente los algoritmos para mantener el ritmo de los cambios en las operaciones de la máquina.

Aunque las simulaciones son necesarias, reescribirlas y asegurar su precisión puede ser un gran desafío para los experimentos, dice el físico de ATLAS Bill Murray. El pasado septiembre su colaboración empezó a usar un nuevo conjunto de Monte Carlos. En tres meses y medio, fueron capaces de simular por completo un récord de 1500 millones de eventos. Pero el trabajo fue agotador y apenas terminó a tiempo para la actualización de diciembre del Higgs.

Ahora, con el inminente aumento de energía a 8 TeV, los científicos tendrán que luchar contra el mismo problema de ajustar el software y terminar los análisis para las conferencias del verano. Depurar y simular eventos no debería ser un problema; es cuestión de cuánto tiempo necesitará ese trabajo. Con la carrera por el Higgs en marcha, y la idea de que éste podría ser un año que merezca el Nobel, ningún físico de partículas quiere frenar. “Va a ser muy laborioso durante mayo y junio”, dice Murray. “Pero debería ser entretenido”.

El software usado por CMS, la otra colaboración en lucha por el descubrimiento, necesita sólo aproximadamente la mitad de potencia de procesado que el software de ATLAS, dice Murray. Puede que sea más fácil que CMS logre antes los resultados del Higgs, comenta – pero esto no evitará que su colaboración lo intente con más ganas que nunca.

“Para 2014 los inconvenientes [de tener que rehacer las Monte Carlos de la colaboración] deberían desaparecer”, dice Murray. “Por tanto, para mí, los inconvenientes son a corto plazo. Al final deberíamos terminar con más datos a una mayor energía, de forma que se abarque más física”.

Los haces empezarán a funcionar alrededor del 15 de marzo y las primeras colisiones a toda la energía prevista deberían verse tras tres semanas. La caza del Higgs y de otra física pasarán luego a su máxima potencia.

Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Symmetry Breaking, la autora es Amy Dusto.