Entonces, sí, el LHC es grande.
Pero el túnel ya estaba allí desde los años 90, cuando el LEP estaba en funcionamiento.
El LEP era un colisionador circular que estudiaba las colisiones de positrones y electrones. Muchos de los resultados más precisos que tenemos para el modelo estándar de física de partículas provienen de mediciones LEP.
De todos modos, el punto es que una partícula cargada emite radiación cuando se acelera. Esa radiación se llama radiación sincrotrón. (Ver en un nivel más detallado aquí: http://en.wikipedia.org/wiki/Syn…). ¡Esta radiación se vuelve muy muy importante a altas energías, por ejemplo, en LEP los electrones perdieron aproximadamente el 1% de su energía cada turno debido a la emisión de radiación sincrotrón! (Eso es mucho teniendo en cuenta que viajaban a la velocidad de la luz)
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Echemos un vistazo más de cerca a la ecuación de potencia para una partícula con un campo magnético perpendicular a su velocidad:
[matemáticas] P = \ frac {e ^ 2} {6 \ pi \ epsilon_0c} \ left | \ dot {\ vec {\ beta}} \ right | ^ 2 \ gamma ^ 4 = \ frac {e ^ 2c} {6 \ pi \ epsilon_0} \ frac {\ gamma ^ 4} {\ rho ^ 2} = \ frac {e ^ 4} {6 \ pi \ epsilon_0m ^ 4c ^ 5} E ^ 2B ^ 2 [/ math]
Observe cómo va la potencia con [matemáticas] \ frac {1} {m ^ 4} [/ matemáticas] y [matemáticas] \ frac {1} {R ^ 2} [/ matemáticas], donde m es la masa y R es El radio de curvatura. Entonces, si queremos disminuir la pérdida de energía, queremos usar un radio más grande. Es por eso que el LEP se construyó con un túnel tan grande.
De hecho, este fue el túnel casi circular más grande que se pudo construir cumpliendo tres condiciones:
- evita cruzar el lago de Ginebra,
- evitar perforar debajo de las montañas del Jura, y
- conecta con los otros aceleradores que inyectan las vigas.
Para LHC, los requisitos se centraron en una “máquina de descubrimiento”, una máquina que podría alcanzar una energía muy alta y tal vez crear alguna nueva partícula desconocida. Sin embargo, el 7 TeV nunca podría lograrse con una máquina de positrones de electrones debido a la energía perdida por la radiación. Por lo tanto, los protones se eligieron porque tienen una masa ~ 2000 veces la del electrón, y aun así se necesitaba mucha tecnología nueva para poder doblar los protones en una órbita cerrada con esta energía.
