Publican los primeros resultados del Gran Colisionador de Hadrones bajo licencias Creative Commons

A estas alturas de la película, quien no sepa qué es el CERN o el LHC anda un poco despistado.
Y es que decían las malas lenguas, hallá por septiembre de 2008, que cuando se pusiera en marcha el LHC se crearía un agujero negro en mitad de Ginebra que se tragaría la Tierra. Obviamente se equivocaban (de lo contrario no estarías leyendo esto) y "lo único" que querían los científicos era encontrar respuesta a preguntas como qué es la masa, qué es la materia oscura, cuántas son las partículas totales del átomo, cuál es el origen de la masa de las partículas y en especial, si existe el bosón de Higgs.
Aproximadamente unos 6000 millones de dólares fueron necesarios para llevar a cabo tal experimento, cuyos resultados han sido publicados bajo licencias Creative Commons que puedes leer aquí y aquí (si sabes inglés y conoces fórmulas y vocabulario de física) así que puedes compartirlos, estudiarlos y (ojo con esto) modificarlos.

Antes de echarle un vistazo a los documentos, no estaría mal una introducción a lo que es el CERN, sus logros y proyectos...

CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire) nace en Ginebra, Suiza en 1954 y es según Wikipedia el mayor laboratorio de partículas físicas que existe y cuenta con casi 8000 científicos e ingenieros en sus filas, representando a 80 nacionalidades.
Si hay algo por lo que se conoce a esta organización antes del LHC no es otra que la World Wide Web, cuyo nacimiento tuvo lugar en una austera habitación de las instalaciones del CERN. La idea se la atribuimos a Tim Berners-Lee y Robert Cailliau en 1989, publicada en 1992.

(Izquierda) Habitación donde nació la WWW.
Con una plaquita para recordarlo.

Como curiosidad, el best-seller "Flashforward" de Robert J. Sawyer (con su correspondiente adaptación homónima en forma de serie televisiva altamente recomendable) se centra en las hazañas de un grupo de científicos en el CERN, que parecen causantes del desplazamiento 21 años en adelante de la consciencia humana de todo el planeta durante dos minutos mientras ponían en marcha el LHC.

Según Flashforward, el resultado de

poner en marcha el LHC o NLAP.

LHC (Large Hadron Collider) es, como su nombre indica, un acelerador de partículas para colisionar hadrones y protones de hasta 7 TeV (trillones de electronvoltios) de energía, con el fin de cuestionar las actuales teorías de la física de partículas. Continuará funcionando a medio rendimiento durante dos años durante los cuales se espera llevarlo a su potencia máxima de 14 TeV (que será alcanzada en el Synchrotron, al igual que las anteriores).

Interior del LHC.

Básicamente es un inmenso túnel de 27km de largo que se encuentra bajo tierra en las instalaciones del CERN en Ginebra, convirtiéndolo en el mayor mecanismo jamás construido (y más caro). En su interior, dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz y se los hace chocar entre sí produciendo altas cantidades de energía, permitiendo simular algunos fenómenos ocurridos inmediatamente despues del Big Bang.
Este vídeo lo cuenta mejor que yo:


En inglés, aunque las explicaciones verbales
son apenas necesarias.

ALICE (A Large Ion Collider Experiment) es uno de los seis detectores de partículas (junto al CMS, ATLAS, TOTEM, LHCb y LHCf) situado en el Gran Colisionador de Hadrones.
Según los expertos en física, los quarks y los gluones son los componentes más pequeños de la materia, es decir, de todo lo que observamos. Sin embargo nunca se ha logrado aislar un quark, porque se encuentran tan fuertemente ligados en el interior de las partículas que lo forman, que es imposible que se escape; los quarks forman parte de los núcleos atomicos, tres quarks constituyen un protón o un neutrón.

Construyendo a ALICE.
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Para liberar a los quarks, se necesitaría una temperatura tan grande como la que existió poco después del Big Bang, para que de esta forma los protones y neutrones se fundan y dejen que sus quarks y las partículas que los enlazan, los gluones, se liberen.

CMS (Compact Muon Solenoid) se encarga de buscar el bosón de Higgs, dimensiones adicionales y partículas que podrían conformar la materia oscura. Aunque tiene los mismos objetivos científicos y características que el experimento ATLAS, utiliza diferentes soluciones técnicas para conseguirlo.

Interior del CMS.
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El detector CMS se basa en un imán solenoide enorme. Toma la forma de una bobina cilíndrica de cable superconductor que genera un campo magnético de 4 teslas, unas 100000 veces mayor que el de la Tierra (véase Michio Kaku). El campo magnético está confinado por un "yugo" de acero que constituye la mayor parte del peso del detector, 12500 toneladas.
Característica inusual del detector CMS es que en lugar de ser construido bajo tierra in situ, como los otros detectores gigantes del LHC, se construyó en la superficie, antes de ser colocado bajo tierra en 15 secciones y ensamblado de nuevo.

ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS), como ya dije antes, presenta los mismos objetivos que CMS con sutiles diferencias en cuanto a su funcionamiento, como es el sistema de imán colosal que dobla la trayectoria de partículas cargadas para la medición de impulso.

Gráfico de ATLAS.

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ATLAS medirá las trayectorias, energías e identidades de las partículas creadas en las colisiones. Esto se logra a través de seis diferentes subsistemas que identifican la detección de partículas, calibrando su movimiento y energía.
Las interacciones en el detector crearán un flujo de datos enorme; para digerirlos, ATLAS necesita un disparador muy avanzado y sistemas de adquisición de datos y cómputo de gran tamaño.

TOTEM (TOTal cross section, Elastic scattering and diffraction dissociation Measurement at the LHC) se centra en la física inaccesible mediante los experimentos de propósito general (como bien defiende el resto de experimentos del CERN). Entre otros estudios, se medirá en efecto, el tamaño del protón y se controlará con precisión la luminosidad del LHC.

Corazón del TOTEM.
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Para ello TOTEM debe ser capaz de detectar partículas producidas muy cercanas al LHC. En él se incluirán ocho detectores ubicados en cámaras de vacío especialmente diseñadas, denominadas "vasijas romanas", que están conectadas a los tubos del LHC, junto al punto de colisión del experimento CMS.
Aunque los dos experimentos son científicamente independientes, TOTEM complementará los resultados obtenidos por el detector CMS y por los demás experimentos del LHC en general.

LHCb (Large Hadron Collider beauty experiment) nos ayudará a entender por qué vivimos en un Universo que parece estar compuesto de materia en casi su totalidad, pero no de antimateria.

Dentro del LHCb.

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Se especializa en la investigación de las ligeras diferencias entre materia y antimateria mediante el estudio de un tipo de partícula denominada la "quark bella" o "quark b".
Una abundancia de diferentes tipos de quark será creado por el LHC antes de desintegrarse rápidamente en otras formas. Para coger las quarks b, LHCb ha desarrollado sofisticados detectores de seguimiento de móviles cerca de la trayectoria de los haces en círculos del LHC.

LHCf (Large Hadron Collider forward) utiliza las partículas creadas dentro del LHC como una fuente para simular los rayos cósmicos en condiciones de laboratorio.

Comparado con los otros detectores,
el LHCf es diminuto.

Los rayos cósmicos son partículas cargadas naturalmente, originarias del espacio exterior que constantemente bombardean la atmósfera de la Tierra. Chocan con núcleos en la alta atmósfera, dando lugar a una cascada de partículas que alcanza el nivel del suelo.
Estudiar cómo las colisiones en el interior del LHC causan cascadas similares de partículas, ayudará a los científicos a interpretar y calibrar los experimentos de rayos cósmicos a gran escala, que pueden cubrir miles de kilómetros.

Componente para un acelerador en construcción.

Por si después de todo no está claro en qué consiste el CERN y los experimentos de los que es responsable, una estudiante graduada en las instalaciones lo explica en un rap que cuenta con el permiso de James Gillies, portavoz del CERN y más de 5 millones de visitas. La letra con música entra.


En inglés con subtítulos para
no perderse las ingeniosas rimas.

A modo de aclaración, en esta imagen se aprecia la distribución de los detectores así como del CERN sobre y bajo tierra, entre Francia y Suiza.

Mapa de las instalaciones.
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Es de interés mencionar que además del CERN existen otros laboratorios con aceleradores de partículas como TRIUMF y Fermilab.

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