¿Cuántas revoluciones completas hacen las partículas, en promedio, del LHC de circunferencia de 27 km cuando el sistema funciona a una capacidad experimental de rutina?

OK, otros te dieron la cantidad de revoluciones por segundo. Lo que también necesita es cuánto tiempo dura un llamado llenado de la máquina. Bueno, consta de las siguientes fases:

  1. inyección, cuando pones los protones en la máquina con energía de inyección (450 GeV). Esto lleva unos 10-15 minutos más o menos, para llenar todos los “racimos”, es decir, paquetes de protones.
  2. aumento, cuando los protones se aceleran a la energía de colisión (actualmente 6.5 TeV). Esto toma como 25-30 minutos.
  3. enfoque / compresión: los haces se ajustan cuidadosamente para que los racimos sean lo más pequeños posible y de hecho colisionen en los detectores. Tarda como 5-15 minutos típicamente.
  4. funcionamiento físico: cuando la máquina declara “haces físicos estables”, los detectores se encienden y comienza la toma de datos. Esta es la parte más interesante del ciclo (la razón por la que se hace todo esto). Si todo va bien y los haces no se pierden durante la toma de datos, esta fase dura unas 10 horas o incluso más.
  5. Durante la toma de datos, la intensidad del haz cae continuamente, porque los protones se pierden por colisión entre los haces y con restos de gas en la tubería del haz. Cuando la intensidad del haz se vuelve como la mitad del valor de inicio de ejecución, el final de la ejecución física se declara, los detectores se apagan y los protones restantes simplemente se descargan, es decir, se extraen del acelerador y se envían a un gran bloque de concreto pesado. No tiene sentido desacelerarlos, los protones son baratos 🙂 Y el rayo no sobreviviría al siguiente paso de todos modos.
  6. Luego debe reducir gradualmente los imanes, es decir, reducir la corriente del imán a la energía de inyección y también hacer un ciclo de imanes para eliminar cualquier histéresis magnética. Esto toma como media hora, el acelerador está listo para la próxima inyección y comienza el próximo ciclo.

Entonces, en total, los protones circulan normalmente en el LHC durante unas 10-12 horas, por lo general, sabiendo la cantidad de revoluciones por segundo, puede calcular cuántas revoluciones hacen desde la inyección hasta el vertido.

Las otras respuestas se dan por segundo , pero también estaba preguntando cuánto duran las pruebas . Excepto cuando lo apagan por mantenimiento o algún tipo de recalibración, se ejecuta de manera más o menos continua, durante meses a la vez. (Ver: ¿Con qué frecuencia se usa el LHC (Gran Colisionador de Hadrones)?)

Es posible que tenga una imagen mental (muy razonable) de los rayos “en aumento”, reunidos para el evento de colisión, y luego disminuyendo la velocidad nuevamente, antes de ejecutar la próxima prueba.

Sin embargo, no es así como funciona.

Los “haces” de protones no son haces uniformes; consisten en miles de “racimos” de protones, separados entre sí por una distancia de aproximadamente 7,5 metros. Cada “grupo” tiene tal vez cien mil millones de protones, y alinean los haces de tal manera que los “grupos” que van en direcciones opuestas se cruzan en medio de los detectores gigantes, para que puedan medir los efectos de las colisiones que suceder (tal vez 20 colisiones protón-protón por cruce de racimo). Ver: colisiones de LHC.

Estos cruces de racimos ocurren 40 millones de veces por segundo , ¡así que son muchas colisiones! Para cada cruce de grupos, el detector tiene que tomar la cantidad masiva de datos (muy crudos) que midió sobre lo que salió de las colisiones, hacer un juicio rápido sobre qué información es y no es importante, y registrar las partes importantes a un disco de computadora … todo en 25 billonésimas de segundo , que es el tiempo que transcurre antes de que ocurra el próximo cruce de grupos. Hacer esto posible requirió años de esfuerzo por parte de grandes grupos de personas, diseñando hardware y software personalizados para manejar la tasa (francamente ridícula) de análisis y transferencia de datos.

El LHC produce 600 terabytes (600 mil gigabytes) de datos sin procesar por segundo . Piénsalo. Para poner eso en perspectiva, el video Blu-Ray es de aproximadamente 4.5 Megabytes por segundo. Esto significa que el LHC tiene que procesar el equivalente a 4 años de video con calidad de Blu-Ray por segundo . ¡No está mal! (Para más información: Procesamiento: ¿Qué registrar?)

Entonces, su pregunta real: ¿cuántas veces gira un protón individual? Bueno, en promedio, muchos . Con miles de racimos por haz, y cien mil millones de protones por racimo, hay (muy aproximadamente) [matemáticas] 10 ^ {15} [/ matemáticas] protones dentro del colisionador en un momento dado. Incluso con 600 millones de colisiones por segundo, el protón “promedio” podría dar vueltas y vueltas durante días sin golpear nada, haciendo alrededor de mil millones de circuitos del colisionador cada día (a menos que necesiten reemplazar los protones en el haz por alguna razón; I no sé mucho sobre esos detalles).

Editar: resulta que son aproximadamente 10 horas. Para esos “detalles de los que no sé tanto”, consulte la respuesta de Jerzy Michał Pawlak. 🙂

La respuesta es 11245. Tienes razón sobre la velocidad. Los protones se aceleran en múltiples etapas. Puede encontrar algunos detalles básicos aquí (Temporada 2 del LHC: hechos y cifras). Para obtener una descripción detallada de LHC, puede consultar el Informe de diseño de LHC.

No voy a pretender entender su pregunta en detalle, pero las partículas en el LHC a máxima energía (7 TeV) realizan 11245 vueltas por segundo. Ver, por ejemplo https://cds.cern.ch/record/1165534 o
http://iopscience.iop.org/1367-2

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