En realidad hay una sutileza aquí. La noción de que puedes hacer más con los protones porque tienen mayor energía es incorrecta. Si usa la misma cantidad de energía para acelerar un protón y un electrón, tendrán la misma cantidad de energía. El electrón irá más rápido, porque es más ligero, pero esto no es un problema.
Sin embargo, existe una diferencia crucial entre electrones y protones, lo que es importante para un acelerador como el LHC: las pérdidas de sincrotrón. Si ha tomado un curso de E&M, probablemente sabrá que cuando una partícula cargada se acelera, emite radiación. Una partícula se acelera si gira en un bucle a una velocidad constante, y esta aceleración es clásicamente [matemática] a = \ frac {mv ^ 2} {r} [/ matemática]. Debido a que un electrón irá mucho más rápido que un protón a la misma energía, y porque la aceleración se escala con la velocidad al cuadrado (y la potencia radiada se escala con la aceleración al cuadrado, esta es la Fórmula Larmor), un haz de electrones dando vueltas en un círculo perderá mucha más energía que un haz de protones.
Tenga en cuenta que esto no importa para un acelerador lineal, ¡donde el rayo no gira en círculo!
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De hecho, muchos físicos de partículas preferirían chocar electrones y positrones en el LHC, en lugar de protones. Los protones están formados por quarks, mientras que los electrones son (hasta donde sabemos) partículas fundamentales. Esto significa que las colisiones protón-protón son “más desordenadas” que las colisiones electrón-positrón, y en realidad se necesita MÁS energía del centro de masa para ver las mismas partículas (esto también tiene que ver con estadísticas, facilidad de recopilación de datos, etc. En esencia, Las colisiones de Lepton simplemente producen menos productos, lo que significa que es más fácil capturar / analizar los datos, y cada producto tendrá más energía). Sea testigo del hecho de que el antiguo LEP, que operaba en un centro de energía de masa de 209 GeV (colisionando electrones y positrones) casi podía ver el Higgs (http://en.wikipedia.org/wiki/Lar…) mientras que el LHC actual es usando 14 TeV (¡un factor de 70 más energía!) para colisionar protones juntos. Desafortunadamente, aumentar la energía del haz de electrones en un orden de magnitud habría causado que la pérdida de radiación sea demasiado económica, por lo que el LHC terminó siendo un colisionador protón-protón.
