Gran colisor de hadróns

O gran colisor de hadróns ou gran colididor de hadróns^[2] (en inglés: Large Hadron Collider ou LHC, siglas polas que é xeralmente coñecido) é un acelerador colisor de partículas localizado no CERN, preto de Xenebra (na fronteira franco-suíza). O LHC foi deseñado para colidir feixes de protóns de 7 Tev de enerxía (cada protón ten unha enerxía equivalente á enerxía cinética dun mosquito)^[3], sendo o seu propósito principal examinar a validez e límites do Modelo estándar, que é actualmente o marco teórico da física de partículas, do cal se coñece a súa ruptura a niveis de enerxía altos. O LHC tense convertido no acelerador de partículas máis grande e enerxético do mundo.

Cadea de aceleradores do gran colisor de hadróns (LHC)
Experimentos
ATLAS	Aparello Toroidal do LHC
CMS	Solenoide de Muóns Compacto
LHCb	LHC-beauty
ALICE	A Large Ion Collider Experiment, Gran colisor de ións
TOTEM	Sección de cruzamento total, diseminación elástica e disociación por difracción
LHCf	LHC-dianteiro
MoEDAL	Monopole and Exotics Detector At the LHC, detector monopolo e exóticos[1]
Preaceleradores
p e Pb	Acelerador lineal de protóns e chumbo
(non marcado)	Lanzador de protóns do sincrotrón
PS	Sincrotrón de protóns
SPS	Supersincrotrón de protóns

Historia previa

O LHC foi construído usando o mesmo túnel de 27 km no que estivo instalado o LEP (Large Electron–Positron Collider), o maior colisor de leptóns usado ata o momento.

O LHC foi proposto en 1984.^[4]

Funcionamento e expectativas

O colisor arrefríase ata a súa temperatura de funcionamento, que é de 1,9 K (menos de 2 grados sobre o cero absoluto ou −271,25 °C). Os primeiros feixes de partículas inxectáronse o 1 de agosto de 2008^[5], o primeiro intento para facer circular os feixes por toda a traxectoria do colisor produciuse o 10 de setembro de 2008^[6], mentres que as primeiras colisións a alta enerxía tiveron lugar despois de que o LHC se inaugurou de forma oficial o 21 de outubro de 2008^[7], comezando a recollerse datos no 2010.^[8] Uns once meses ó ano fai colidir protóns, mentres o mes restante, no outono, emprega núcleos pesados, como chumbo ionizado.^[9]

Agardouse, unha vez en funcionamento, a produción da partícula coñecida como bosón de Higgs (chamada, ás veces, "A partícula de Deus"^[10]), que induce a masa do resto de partículas, descubrimento anunciado o 14 de marzo de 2013 no CERN. Dende aquela, foi estudada a súa masa, carga eléctrica, spin e vida media.^[8]

A observación desta partícula confirmaría as predicións e "ligazóns perdidas" do Modelo estándar da física, podéndose explicar como adquiren as outras partículas elementais propiedades como a súa masa^[11].

Verifica-la existencia do bosón de Higgs foi un paso significativo na busca dunha Teoría da grande unificación, teoría que pretende unificar tres das catro interaccións fundamentais coñecidas, quedando fóra dela, unicamente, a gravidade. Por outra banda, este bosón podería explicar por que a gravidade é tan feble comparada coas outras tres forzas. Xunto ao bosón de Higgs tamén poderían producirse outras novas partículas que xa foran preditas teoricamente, e para as que se planificou a súa busca^[12], coma os strangelets, os microburacos negros, o monopolo magnético ou as partículas supersimétricas. No 2019 detectou a creación de fotóns a partir doutros fotóns, e con posterioridade, a creación de bosóns W tamén a partir de fotóns, amosando a unión entre electromagnetismo e forza débil a altas enerxías, a máis de seguir comprobando a equivalencia masa-enerxía.^[13]

O novo acelerador ten un túnel de 27 km de circunferencia, usando ademais o anterior, máis pequeno, creado para o gran colisor de electróns e positróns (LEP, polas súas siglas en inglés). Os catro detectores principais son ATLAS, CMS, LHCb e ALICE^[14].

Para comezos de 2020 tiña recollido 280 Pb (2,8·10¹⁷ bytes) de datos, dado orixe a máis de 2700 publicacións científicas, recollido 7500 de millóns de conxuntos de datos no seu WLCG (Worldwide LHC Computing Grid), feito acelerar 300 billóns de protóns (cousa de 1 µg) ou rexistrado uns 40 trillóns de colisións.^[8]

Baseado no núcleo de países do CERN, participan nas instalacións outros moitos países, como os EUA.^[15] Ten aumentado o número de países colaboradores arredor de 80, despois de incorporar entre 2010 e 2020 a quince novos colaboradores: Albania, Bangladesh, Costa Rica, Kazakhstán, Letonia, Líbano, Mongolia, Nepal, Palestina, Paraguai, Filipinas, Qatar, Sri Lanka, Tailandia e Tunisia.

Participación galega

O Grupo de Física de Altas Enerxías da USC é un colaborador do LHC no seu experimento LHCb.^[16]