¿Cómo se dirigen dos haces de partículas entre sí en el LHC?

Ciertamente tiene razón en que los haces de protones deben controlarse con mucha precisión para facilitar las colisiones, pero no a la escala de los protones individuales. Durante un relleno típico (durante 2011-2012, al menos), el LHC se llena con 1368 racimos de protones que circulan en cada dirección, cada uno con aproximadamente [matemáticas] 10 ^ {11} [/ matemáticas] protones. Los racimos son elipsoides gaussianos muy largos y estrechos: durante la mayor parte de su viaje alrededor del anillo LHC, los racimos tienen aproximadamente 6 centímetros de largo, pero solo unos pocos milímetros de ancho. A medida que se acercan a los puntos de colisión, un triplete de imanes de cuadrupolo enfoca los haces hacia el punto de colisión, lo que resulta en un ancho de aproximadamente 20 micras cuando los haces chocan. Todo esto está sintonizado para que cada vez que colisionen dos racimos, ocurran aproximadamente 20 colisiones protón-protón.

Entonces, para resumir, un acelerador de partículas no funciona controlando las partículas individuales y dirigiéndolas a colisiones frontales exactas; Esto sería imposible. En cambio, el acelerador colisiona haces de una gran cantidad de protones ([matemática] 10 ^ {11} [/ matemática]), enfocados para ser muy estrechos en el punto de colisión (del orden de 10 micras).

La gran mayoría de los protones realmente pierden el objetivo. Afortunadamente, no tienen que hacerlo: volverán a aparecer.

El LHC está hecho de dos anillos de protones contrarrotativos, dispuestos en racimos que contienen miles de millones de protones. Cada grupo se reducirá a un paquete de aproximadamente un pelo de ancho. Eso es mil millones de veces más grande que el protón: cada protón es como un mosquito volando en el Gran Cañón.

Entonces, cuando los racimos se crucen, la mayoría de ellos fallarán. Consiguen algunas colisiones porque hay 100 mil millones de protones en el haz. El resto de los protones continuarán alrededor del anillo, y harán otro bucle y volverán a chocar nuevamente en una pequeña fracción de segundo.

El efecto neto es muchas colisiones, aunque la mayoría de los protones fallan en cada pase. El sitio web del CERN realiza los cálculos en colisiones de LHC.

Las partículas no se disparan una a la vez alrededor del acelerador. Se disparan en “racimos” que pueden tener muchos millones, quizás cien millones, de partículas que viajan juntas en un paquete, quizás de nuevo decenas de micras de ancho. En cualquier momento habrá una serie de racimos viajando alrededor del ring. Hay una serie de imanes de enfoque que mantienen unidos los racimos empujando las partículas en el borde del racimo hacia el centro. La presencia de millones de partículas en cada grupo significa que se producirán algunas colisiones cada vez que se cruza, y se cruzan con mucha frecuencia. http: //lhc-machine-outreach.web… .