El CERN es un laboratorio, es una instalación. El LHC es un acelerador. ATLAS, CMS, LHCb, ALICE son detectores. Los detectores hacen todas las mediciones de partículas, registran las partículas que salen de las colisiones.
Un detector típico tiene varias capas que miden diferentes tipos de información.
- Detector interno: son detectores de píxeles de silicio que miden la posición de las partículas que pasan a través de los píxeles. Al medir cómo estos golpes se doblan en un campo magnético, podemos inferir el impulso y la carga de la partícula.
- Detector de seguimiento: son detectores que ocupan más volumen, pero son menos granulares. Trabajan más o menos de la misma manera que los detectores internos: midiendo pistas de partículas y cómo se doblan para inferir el impulso. También hay energía de ionización que se puede medir, que le dice un poco más sobre la masa de una partícula. Dado que solo hay unas pocas partículas que viven lo suficiente como para golpear un detector, realmente se trata de saber si la partícula es un electrón, muón, protón, pión cargado, Kaon cargado o posiblemente un barón Sigma.
- Calorímetros: están fuera de los detectores de rastreo y tratan de contener completamente la energía de las partículas. Hay un calorímetro EM que capturará electrones y fotones. También hay un calorímetro hadrónico que atrapará protones, neutrones, piones, kaones y similares.
- Detectores de muones: los muones son las partículas que viajan más lejos y son esencialmente imparables a energías moderadas. Medimos estas partículas que salen del detector y por cuánto se han curvado, podemos inferir su impulso.
Las partículas más interesantes son de corta duración, lo que significa que ve los productos de descomposición. A veces, los productos de descomposición son simplemente dos partículas: por ejemplo, el bosón Z puede descomponerse en pares de positrones de electrones. A partir de esto, simplemente puede construir la masa invariante de los dos electrones para medir la masa del bosón Z. A veces, las partículas se descomponen en quarks, que terminan produciendo docenas o incluso cientos de partículas. Estos tienen que ser reconstruidos y agrupados.
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A veces, las partículas se descomponen en partículas invisibles, especialmente el neutrino. Por ejemplo, el bosón W se descompone en un muón y un neutrino. El neutrino deja el detector sin ser observado. Podemos inferir su existencia al notar que el impulso no se conserva y suponer que el neutrino es el origen de esta aparente violación de la conservación del impulso [1].
[1] Esto se llama “energía faltante” porque esto generalmente se realiza mediante mediciones de calorimetría y la energía de medición de calorímetros (que puede traducirse en impulso).
