El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha completado sus últimos experimentos de física y ha entrado oficialmente en parada a largo plazo 3 (LS3). Esto marca el comienzo del programa de actualización más extenso llevado a cabo en el CERN desde que se construyó el colisionador.
El cierre se centrará en mantener, modernizar y ampliar las instalaciones del acelerador del CERN en preparación para el Gran Colisionador de Hadrones de Alta Luminosidad (HiLumi LHC), cuyo inicio de funcionamiento está previsto para 2030.
Se espera que las máquinas mejoradas mejoren significativamente las tasas de colisión, permitiendo a los científicos recopilar conjuntos de datos más grandes y realizar investigaciones más precisas sobre la estructura fundamental del universo.
Aunque los haces de partículas ya han dejado de circular, la investigación científica en el CERN continuará durante Long Shutdown 3, con miles de investigadores analizando datos de experimentos existentes mientras ingenieros y técnicos modifican aceleradores y detectores para la próxima generación de descubrimientos.
El notable legado del Gran Colisionador de Hadrones
Desde que hizo circular un haz de protones por primera vez en septiembre de 2008, el Gran Colisionador de Hadrones se ha consolidado como el acelerador de partículas más potente del mundo y uno de los instrumentos científicos más sofisticados jamás creados.
Tras su primera colisión de protones en 2009, el colisionador ha completado tres períodos operativos importantes, conocidos como Ejecuciones 1 a 3, y ha generado una cantidad sin precedentes de datos experimentales para la investigación colaborativa internacional.
Ese hito científico decisivo se produjo en julio de 2012 con el descubrimiento del bosón de Higgs mediante los experimentos ATLAS y CMS. El descubrimiento confirma una predicción importante del modelo estándar de física de partículas y resuelve una de las cuestiones abiertas más importantes en este campo.
El colisionador ha seguido ampliando el conocimiento científico durante la última década, lo que ha llevado al descubrimiento de más de 85 nuevos hadrones y ha proporcionado mediciones cada vez más precisas de partículas conocidas.
Los investigadores también estudiaron el comportamiento de los plasmas de quarks y gluones, investigaron el desequilibrio entre materia y antimateria y impusieron límites severos a las teorías que predicen partículas completamente nuevas.
El proyecto fue más allá de la física fundamental para acelerar los avances en imanes superconductores, ingeniería de aceleradores, informática a gran escala y cooperación científica internacional.
Long Shutdown 3 reconstruye el complejo de aceleradores del CERN
Extended Shutdown 3 va mucho más allá del mantenimiento de rutina. El programa se extenderá hasta 2030 e involucrará a miles de ingenieros, físicos y expertos técnicos del CERN e instituciones asociadas de todo el mundo.
El trabajo abarcará toda la cadena del acelerador, incluidas importantes mejoras en el sistema de inyectores del LHC y renovaciones importantes en sus instalaciones experimentales.
Algunos de los proyectos más importantes incluyen la integración del área de Super Proton Synchrotron North, el desmantelamiento del antiguo neutrino del CERN en el área objetivo de Gran Sasso, la conversión de Experiment Cave North 3 en una instalación de objetivo fijo de alta intensidad y la modernización de las instalaciones de investigación ISOLDE.
Durante el cierre también se completarán mejoras críticas a la infraestructura eléctrica, galerías de tecnología y sistemas de seguridad de los empleados.
Actualización del detector para el LHC de alta luminosidad
Los detectores ATLAS y CMS se someterán a actualizaciones integrales para adaptarse al rendimiento dramáticamente mejorado que se espera del LHC de alta luminosidad.
Una vez en funcionamiento, el colisionador mejorado aumentará su brillo hasta 10 veces su valor de diseño original y producirá de 140 a 200 colisiones protón-protón por cruce de grupo, en comparación con aproximadamente 60 en operaciones recientes.
Para gestionar este crecimiento masivo de datos, ambos experimentos reemplazan los sistemas de activación que identifican rápidamente las colisiones científicamente más valiosas entre los miles de millones de interacciones de partículas que ocurren cada segundo.
Estos detectores también contarán con un sistema de seguimiento totalmente de silicio de próxima generación que contiene miles de millones de canales de lectura, detectores de temporización ultrarrápidos que pueden medir eventos con una precisión de sólo decenas de picosegundos y calorímetros mejorados diseñados para funcionar a velocidades de datos muy altas.
Preparándose para un nuevo capítulo en la física de partículas
El Gran Colisionador de Hadrones permanecerá fuera de línea durante el apagado prolongado 3, pero esta interrupción no significa una interrupción en el progreso científico, sino más bien una inversión en el futuro de la física de altas energías.
Los investigadores seguirán extrayendo nuevos resultados de los extensos conjuntos de datos ya recopilados mientras preparan experimentos para la siguiente etapa de exploración.
Está previsto que en 2028 comience un reinicio gradual de las instalaciones del acelerador del CERN, y se espera que el LHC de alta luminosidad entre en pleno funcionamiento en 2030.
Con un rendimiento significativamente mejorado y un conjunto de datos mucho mayor, el colisionador actualizado permitirá el estudio más detallado del bosón de Higgs hasta la fecha, aumentando el potencial para descubrir física más allá del Modelo Estándar y abriendo un nuevo capítulo en la búsqueda de la humanidad para comprender las leyes fundamentales que gobiernan el universo.
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