En 100 palabras...

La Unidad de Tecnología de Aceleradores del CIEMAT ha jugado y juega un importante papel en el diseño de este acelerador. El LHC utiliza dipolos superconductores de 8,3 T y, además, el resto de sus imanes también son superconductores, aunque su tamaño es, en general, mucho menor que el de los dipolos. Precisamente, fue uno de estos imanes el que comenzó la actividad del grupo en el campo de los aceleradores de partículas: un cuadrupolo de sintonía desarrollado entre 1989 y 1992. A partir de ese primer desarrollo, comenzó una extensa y prolongada actividad para calcular, diseñar, construir y ensayar prototipos de imanes superconductores correctores para el LHC, que incluía su análisis teórico y experimental  y el desarrollo del equipamiento necesario para su construcción y ensayo. Fruto parcial de este trabajo fue la adjudicación a una empresa española de la fabricación de, aproximadamente, 1200 correctores superconductores para el LHC. El cuadrupolo superconductor, fue también un desarrollo de nuestra unidad para el LHC. Actualmente se está trabajando en una mejora del LHC. Es el llamado LHC HiLumi (High Luminosity), en el que a partir de unos cambios importantes (especialmente en la zona donde colisionan las partículas), se quiere incrementar la luminosidad (magnitud asociada al número de colisiones que se producen por segundo) en un factor 10. El CIEMAT está trabajando para el LHC de alta luminosidad. Concretamente participamos en la construcción de un prototipo de dipolo anidado doble (dos dipolos en un solo imán) que tiene una gran dificultad tecnológica, tanto por el tamaño de sus bobinas como por el enorme par de fuerzas que aparece entre los dos dipolos. .

Además, la Unidad CIEMAT - Física de Partículas es miembro de la colaboración CMS y ha jugado un papel fundamental en su diseño, construcción, operación y explotación científica (Ver Experimento CMS)

(Fuente: LHC-closer.es)

L A R G E (Gran) : El tamaño de un acelerador está relacionado con la máxima energía obtenible. En el caso de un colisionador circular, esa energía es función del radio de la máquina y de la intensidad del campo magnético dipolar que "dirige" las partículas en sus órbitas. El LHC utiliza algunos de los más potentes dipolos magnéticos y cavidades de radiofrecuencia que existen.

Las dimensiones del tunel, imanes, cavidades y otros elementos importantes de la máquina, representan los principales condicionamientos que determinan el diseño del acelerador, para lograr una energía de 7 TeV por protón. Hay ocho ascensores para bajar al túnel, y aún  que se trata de un viaxe con una sola parada lleva un minuto completo realizar el descenso (o ascenso). Para moverse entre los ocho puntos de acceso los científicos y técnicos usan bicicletas, a veces para recorrer varios kilómetros. El LHC es automáticamente operado desde la sala de control central, y unha vez está en marcha solamente ingenieros y técnicos tienen acceso al túnel para labores de mantenimiento.

H A D R O N (Hadrón): En el LHC se aceleran dos haces (beam) de partículas del mismo tipo, sean protones o iones de Pb, que pertenecen a la familia de los hadrones. Un hadrón, es una partícula compuesta de quarks y que "siente" la interacción fuerte. Ejemplos de hadrones son los protones y los neutrones. Hay dos tipos de hadrones: los bariones (formados por tres quarks, como los protoens y neutrones) y los mesones (formados por un quark y un antiquark, como los piones y los mesones B).

C O L L I D E R (Colisionador): Un colisionador (máquina en la que haces de partículas colisionan circulando en sentidos contrarios) tiene una gran ventaja sobre aceleradores donde los haces colisionan con un blanco estacionario (Ver aquí...). Cuando dos haces colisionan, la energía de la colisión es la suma de las energías de los dos haces: (√s = 2·E)  -->   E =2·Ebeam  (más información aquí... )  En el LHC la energía total de colisión de diseño es: E =14 TeV

Como ya se ha indicado, el LHC ha sido instalado en un túnel ya existente donde  ya estuvo funcionando el anterior gran colisionador, LEP. Este túnel tiene un diámetro de 3.0 m. Tomando como aproximación que a sus dimensións son semejantes a las de un túnel recto del mismo diámetro.

Calculemos su volumen:

V = π·r² ·L  ⇒  V = π·1,5²·27000 ⇒  V = 191000 m³

La masa de roca excavada para formar el túnel, tomando 5000 kg/m³ de densidade media. 

M= d·V    ⇒  M = 5000·191000  ⇒  M = 10 ⁶ toneladas

76 piscinas olímpicas podrían ser llenadas con esa roca extraida.

Sin embargo, para permitir una correcta secuencia de bunches inyectados en el anillo, y poder insertar nuevos "paquetes", cuando son extraídos otros que ya no son operativos, es necesario disponer de espacio suficiente Para una más completa discusión haz click aquí...).

El número efectivo de "bunches" es de 2808.

Por tanto la ratio de "bunches con protones" es: f = (2808/3550) ~ 0,8

Cuatro instantáneas del perfil del haz de protones.

Como hay 11245 cruces por segundo, tendremos:

11245 x 2808 ~ 32 millones de cruces/s , que es el llamado "average crossing rate "

Y con una media de 20 colisiones por cruce, tedremos que el número de colisiones por segundo es

20 x 32 millones de cruces/s  ~  600 millones colisión/s

Si considerasemos los 3550 bunches teóricos: 11256 x 3550 = 40 millones de cruces  ⇒ 40 MHz

Discusión más completa aquí...