TL; DR: Realmente no hay una puerta o apertura al mundo exterior. Se llena con una pequeña botella de hidrógeno (o una fuente igualmente pequeña de plomo). Pero hay muchas puertas para llegar al LHC desde esa pequeña botella de hidrógeno.
El complejo acelerador completo del CERN se muestra en el siguiente diagrama [1]:
- ¿Es la física de partículas algo más allá de la teoría? ¿Afectó a la vida humana hasta ahora en los últimos 30 años? ¿Cuánto dinero se está poniendo en este campo (estimación aproximada)?
- ¿Cuál es la historia de fondo sobre cómo nació el Gran Colisionador de Hadrones? Una herramienta financiada internacionalmente con poca utilidad a corto plazo parece un lugar fácil para encontrar recortes presupuestarios. ¿Quién tuvo que estar convencido para que esto sucediera y qué los convenció?
- ¿Los neutrinos interactúan con las fuerzas nucleares?
- ¿Las partículas virtuales, la espuma cuántica y los electrones entran y salen sin una causa? ¿Son sin causa? ¿Violan las leyes de causa y efecto? En otras palabras, ¿aparecen mágicamente?
- ¿Cuáles son algunos buenos libros / recursos sobre las matemáticas detrás de la física, particularmente la fuerza y la gravedad para un estudiante de primer año de secundaria?
Lo que notará es que es un sistema acelerador de varios niveles destinado a hacer una amplia gama de ciencia más allá del simple LHC.
Las partes clave de la cadena de inyección de protones comienzan con el LINAC-2 (acelerador lineal) y luego se alimenta al Booster, que va al PS (fuente de protones) que luego se transfiere al SPS (Super Proton Source) y finalmente esos protones se transfieren al LHC.
Las transferencias son muy complicadas porque no quieres perder demasiadas partículas y cualquier curvatura causa radiación. Además, debe mantener un enfoque estricto en el haz durante todas esas transiciones, de lo contrario perderá la contención y luego perderá luminosidad (estos son experimentos de haz colisionante, por lo que la cantidad de ciencia que hace es proporcional al cuadrado inverso del área del tamaño del punto del haz).
Estos túneles de transferencia se ven así cuando se llenan con los tubos de la viga (de [2])
¡Una pipa muy larga y bien instrumentada!
La inyección original de los protones se encuentra al comienzo del LINAC-2, que se ve así [3]:
La fuente del LINAC-2 es una botella de gas de hidrógeno que pasa a través de un campo eléctrico que despoja al electrón de cada átomo de hidrógeno y genera protones. Estos protones al final de esta primera etapa de aceleración tienen 50 MeV de energía, aproximadamente el 5% de su energía de masa en reposo.
No sé cómo se ve esa botella de hidrógeno, pero probablemente sea bastante anodina y no muy grande. Los experimentos de haces colisionantes no tienen muchas partículas en ellos. Son alrededor de 1.15 \ veces 10 ^ {11} protones por grupo y hay 5616 racimos en el LHC a la vez, 2808 en cada dirección. Eso es aproximadamente 6 \ multiplicado por 10 ^ {14} protones. La vida útil del haz en el LHC es de aproximadamente 10 horas. Entonces están usando 10 ^ {15} protones por día desde la fuente. En un litro de aire tiene aproximadamente 10 ^ {22} átomos. Entonces, esto reimpresa aproximadamente un milímetro cúbico de hidrógeno (a temperatura y presión estándar) por día.
Notas al pie
[1] Desarrollo y estudio de diferentes algoritmos de reconstrucción de pista de muón para el disparador de nivel 1 para la actualización de muón CMS con detectores GEM
[2] Informe LS1: lograr lo inalcanzable
[3] Acelerador lineal 2
