¿Alguna vez falla un colisionador de partículas?

Imagina que estás disparando un haz de partículas a un objetivo. Pensemos que nuestras partículas de haz son puntiagudas y que nuestras partículas objetivo tienen algún tamaño. Si conoce el grosor del objetivo, su densidad y el tamaño de cada partícula, puede calcular la probabilidad de que una partícula de haz golpee a una partícula objetivo. Cuanto más grueso sea el objetivo, mayor será la probabilidad. De hecho, puede definir una probabilidad de supervivencia del haz como una función de la profundidad en el material, y en general esto sigue una distribución exponencialmente decadente. Esto significa que siempre hay alguna probabilidad, por pequeña que sea, de que una partícula pueda navegar y no interactuar.

La gran mayoría de las partículas en cualquier par de racimos fallan en cada pasada. Si todos chocaran en el LHC, por ejemplo, ¡la tasa de datos reduciría lo que podría tratarse con la tecnología actual por factores de miles de millones! El número total de protones involucrados es simplemente enorme: haces de LHC.

Los dos haces contrarrotativos se mantienen estrechos en todo momento y luego se enfocan y se alinean cuidadosamente justo antes de llegar a la región de colisión dentro de cada detector. Gran parte del tiempo que lleva hacer que un nuevo colisionador funcione correctamente es para enfocar y alinear las especificaciones.

Esto da como resultado una pequeña fracción de colisiones en relación con el número total de partículas (protones a protones en el LHC). Pero hay muchos racimos con muchas partículas que circulan en cada sentido, y todos los protones se mueven a un porcentaje muy alto de la velocidad de la luz. El número total de colisiones por tiempo es muy grande cuando todo funciona correctamente.

El resultado ha sido, como se esperaba, que la velocidad de datos resultante es aún mucho más que un orden de magnitud mayor que la capacidad de procesamiento existente en el mundo en el momento en que se diseñó originalmente el LHC. Planificaron las cosas en base a la expectativa de que la capacidad de procesamiento crecería a lo que se necesitaba a tiempo para las ejecuciones iniciales de la máquina. Lo entendieron bien y, en parte, la construcción del LHC en sí impulsó mejoras en las capacidades de procesamiento al usar de varias maneras diferentes computadoras para realizar varias partes del procesamiento.

Parte de esto fue la creación de la computación grid: Computación | CERN

La respuesta corta es que hay muchos más errores que golpes.

Las partículas en un colisionador viajan en grupos de miles de millones a billones de partículas cada una. Las vigas se reducen tanto como sea posible y luego se cruzan entre sí en los cruces de racimos. Debido a que las secciones transversales de interacción son tan bajas, solo un puñado (~ 10-20) de eventos interesantes tienen lugar por cruce.

Puede encontrar más información sobre el LHC en particular aquí.

¡Sí! Todo el tiempo. De hecho, la mayoría de las veces las partículas en los rayos no se golpean entre sí.

Pero, debido a que las partículas viajan en círculos a velocidades tan cercanas a la velocidad de la luz, y hay tantas partículas en los rayos, todavía terminamos con muchas colisiones por segundo.

Si. Pasan mucho tiempo alineando cosas, para que puedan ocurrir colisiones. Y luego solo obtienen 20 colisiones de 100,000 partículas en un “lote”:

https: //lhc-machine-outreach.web …