¿De dónde vienen los protones utilizados en las colisiones del LHC? ¿Cuál es el proceso de ‘dividir’ un átomo antes de que todo el proceso pueda comenzar?

Comienzan con gas hidrógeno. Entonces tienes que ionizarlo. No sé cómo es en el caso de LHC, pero no es inusual comenzar con iones de hidrógeno negativos. Después de la aceleración inicial por campo eléctrico, los iones se envían a través de una delgada lámina de metal, que les quita los electrones. Luego, los campos de RF aceleran aún más los protones y se inyectan en aceleradores circulares.

Linac 1 solía ser fuente de protones hasta 1978 cuando Linac 2 se hizo cargo. Linac 2 representa el acelerador lineal 2, que es tanto la fuente de protones como el acelerador primario (los protones alcanzan 50MeV al final). Ahora, para la pregunta de dónde provienen los protones, la respuesta es simple: se usa gas de hidrógeno que luego es ionizado por un campo eléctrico para despojar a los átomos de hidrógeno de sus electrones de valencia (tienen solo 1), lo que resulta en protones simples producido. El campo eléctrico es esencialmente un haz de electrones que noquea a los electrones de valencia de hidrógeno.

Vienen de hidrógeno gaseoso. Un átomo de hidrógeno normal es simplemente un protón con un electrón. Los átomos de hidrógeno energizantes (con luz, reacciones químicas, etc.) pueden eliminar este electrón, dejando un ion de hidrógeno con una carga positiva; es decir, un protón desnudo.