El Instituto de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-UV) contribuye a poner a punto el mayor acelerador de partículas del mundo, inactivo desde 2019.

El Gran Colisionador de Hadrones del CERN (LHC, por sus siglas en inglés) constituye el acelerador de partículas más potente que existe en el mundo. Se trata de la máquina más grande construida por el ser humano para explorar y extender la frontera del conocimiento de la física en la que el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, desarrolla gran parte de su investigación. Dado su complejo funcionamiento y necesidad de mejora, su actividad se realiza en varias fases tras largas paradas para su puesta a punto e implementación de los nuevos avances.

En este momento el LHC reinicia sus operaciones tras la Segunda Gran Parada, una etapa en la que los distintos grupos han estado trabajando para completar las actualizaciones programadas desde 2019. Este periodo de intenso trabajo llega ahora a su fin con la inyección de los primeros haces piloto en el LHC que empezaron a correr hace una semana.

Los haces piloto forman parte de la puesta en marcha de la máquina del LHC en preparación para su tercer ciclo que comenzará en 2022. Con una luminosidad integrada igual a la de las dos carreras anteriores combinadas, los cuatro experimentos del acelerador de partículas, CMS, ALICE, ATLAS y LHCb, podrán realizar mediciones aún más precisas. Sin embargo, para seguir el ritmo de la mejora del acelerador, todos ellos han tenido que someterse a una serie de actualizaciones y transformaciones. ATLAS y LHCb son los experimentos en los que participa activamente el IFIC y para los que ha contribuido al reinicio de sus operaciones.

En ATLAS, entre los trabajos en curso, se ha actualizado el espectrómetro de muones, especialmente con la instalación de una de las dos Nuevas Ruedas Pequeñas, que utiliza nuevas tecnologías como las novedosas Cámaras de Brecha Delgada (sTGC) y los detectores Micromegas. Su gemela se bajará a la caverna del detector en noviembre.

El sistema de trigger de ATLAS, coordinado por la investigadora del IFIC Arantxa Ruiz, ha incorporado nuevos sistemas de lectura digital que permitirán mejorar la eficiencia del sistema de selección en tiempo real de las interacciones de las partículas y ha sido responsable de supervisar el proceso de selección de los primeros datos de los choques de haces del LHC. Además, desde el IFIC se ha contribuido en la puesta a punto y alineación del trazador de silicio de ATLAS, así como la puesta en marcha de la electrónica de lectura del calorímetro TileCal del experimento.

En cuanto al experimento LHCb, se produjo una importante metamorfosis durante estos dos años. Un nuevo detector de seguimiento de partículas de fibra centelleante (SciFi) y detectores Cherenkov de imagen anular mejorados, RICH1 y RICH2, fueron instalados este año, antes de la puesta en marcha del tubo del haz. En los próximos meses está prevista la instalación de un localizador de vértices más rápido (VELO).

Por su parte, el grupo del IFIC que participa en el experimento LHCb está ultimando el desarrollo del nuevo sistema de adquisición de datos basado en la reconstrucción de trazas con tarjetas gráficas (GPUs). La investigadora del IFIC Arantza Oyanguren ha sido clave en el desarrollo de este sistema que guardará la información esencial de las partículas producidas en los choques entre los haces del LHC, sin prescindir de ningún suceso, aumentando el rendimiento de los datos para el análisis. El IFIC ha colaborado también en la mejora del sistema de reconstrucción de trazas de LHCb, en concreto al desarrollo del nuevo Scintillating Fiber Tracker (SciFi) del experimento.

Los primeros haces de protones circularon por la cadena de aceleradores del CERN en diciembre del año pasado, con la inyección del primer haz en el PS Booster (PSB), conectándolo por primera vez al nuevo Linac4. Le siguió el Sincrotrón de Protones, que aceleró su primer haz en marzo, mientras que el Súper Sincrotrón de Protones (SPS) vio sus primeros haces acelerados en mayo.

Está previsto que el LHC esté en marcha durante los próximos años 2022-2024, un periodo en el que está previsto resolver el enigma causado por ciertas anomalías en el patrón de las desintegraciones con leptones, partículas fundamentales de las que se espera nueva información para continuar en el avance del conocimiento.

 

Ciclo CIDE 25 aniversario

La sala de control del LHC en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas. Créditos: CERN.

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