Física nuclear para entender mejor las ‘partículas fantasma’

Esquema del experimento Double Chooz, donde participa el CIEMAT.

Uno de los descubrimientos más sorprendentes de las últimas décadas es que los neutrinos “oscilan”, es decir, se transforman en otros tipos de neutrinos. Este ha sido el resultado de una serie de observaciones y experimentos muy elaborados que han permitido determinar de manera mas precisa los parámetros que rigen estos procesos. Una de las dificultades en este tipo de estudios es que, como los neutrinos son partículas muy “elusivas”, se necesitan fuentes de neutrinos muy.potentes.

CERN: LHC Virtual Visit

CERN: LHC Virtual Visit

LHC – the aim of the exercise: To smash protons moving at 99.999999% of the speed of light into each other and so recreate conditions a fraction of a second after the big bang. The LHC experiments try and work out what happened.

The Large Hadron Collider (LHC) sits in a circular tunnel 27 km in circumference. The tunnel is buried around 50 to 175 m. underground. It straddles the Swiss and French borders on the outskirts of Geneva.

The first collisions at an energy of 3.5 TeV per beam took place on 30th March 2010.

The LHC is designed to collide two counter rotating beams of protons or heavy ions. Proton-proton collisions are foreseen at an energy of 7 TeV per beam.

Los experimentos ATLAS y CMS del CERN observan una partícula consistente con el bosón de Higgs

En el seminario celebrado en la sede del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra (Suiza), los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) presentaron sus últimos resultados preliminares en la búsqueda de la partícula de Higgs. Ambos experimentos observan una nueva partícula en el rango de masas alrededor de 125-126 GeV (gigaelectronvoltios,unas 134 veces la masa de un protón). El anuncio realizado por el CERN sirve como apertura de la mayor conferencia en Física de Partículas del año, ICHEP2012, que comienza hoy en Melbourne. La próxima edición se celebra en Valencia en 2014.

“Observamos en nuestros datos claros signos de una nueva partícula, con un nivel de confianza estadística de 5 sigma, en la región de masas alrededor de 126 GeV. El excepcional funcionamiento del LHC y ATLAS, y los enormes esfuerzos de mucha gente, nos han llevado a esta emocionante etapa”, dijo la portavoz del experimento ATLAS Fabiola Gianotti, “pero se necesita un poco más de tiempo para preparar estos resultados para su publicación”. Lee aquí el comunicado oficial de ALTAS en castellano.

“Los resultados son preliminares, pero la señal de 5 sigma alrededor de 125 GeV que estamos viendo es espectacular. Es realmente una nueva partícula. Sabemos que debe ser un bosón y es el bosón más pesado jamás encontrado”, dijo el portavoz del experimento CMS Joe Incandela. “Las implicaciones son muy significativas y es precisamente por esta razón por lo que debemos ser extremadamente diligentes en todos nuestros estudios y comprobaciones”. Lee aquí el comunicado oficial de CMS en castellano.

“Es difícil no emocionarse con estos resultados”, dijo el director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci. “El año pasado dijimos que en 2012 podríamos encontrar una nueva partícula como el bosón de Higgs o excluir la existencia del bosón de Higgs predicho por el Modelo Estándar. Con toda la precaución necesaria, me parece que estamos ante un punto de inflexión: la observación de esta nueva partícula indica el camino para el futuro hacia una comprensión más detallada sobre lo que estamos viendo en los datos”.

Resultados preliminares

Los resultados presentados hoy se consideran preliminares. Se basan en datos recopilados en 2011 y 2012, con los datos de 2012 todavía bajo análisis. La publicación de los análisis mostrados hoy se espera para finales de Julio. Una imagen más completa de las observaciones mostradas hoy se obtendrá a finales de este año, después de que el LHC proporcione más datos a los experimentos.

El siguiente paso será determinar la naturaleza precisa de la partícula y su importancia paranuestra compresión del Universo. ¿Sus propiedades son las esperadas para el tan buscado bosón de Higgs, el ingrediente final aún no descubierto del Modelo Estándar de Física de Partículas? ¿O es algo más exótico? El Modelo Estándar describe las partículas elementales a partir de las cuales nosotros, y cualquier objeto visible del Universo, estamos hechos, así como las fuerzas que actúan entre ellas. Toda la materia que podemos ver, sin embargo, parece ser no más de un 4% del total. Una versión más ‘exótica’ de la partícula de Higgs podría ser un puente hacia la comprensión del 96% del Universo que permanece en la oscuridad.

“Hemos alcanzado un hito en nuestro entendimiento de la naturaleza”, dijo el director general del CERN, Rolf Heuer. “El descubrimiento de una partícula consistente con el bosón de Higgs abre el camino a estudios más detallados, que requieren más estadística, los cuales concretarán las propiedades de la partícula y probablemente arrojarán luz sobre otros misterios de nuestro Universo”.

La identificación de las características de la nueva partícula requerirá una considerable cantidad de tiempo y datos. Pero,cualquiera que sea la forma que tome la partícula de Higgs, nuestro conocimiento de la estructura fundamental de la materia está a punto de dar un gran paso adelante.

Participación española

España es uno de los principales contribuyentes al CERN, ascendiendo su aportación al 8,11% del total de las aportaciones para el ejercicio 2012. La participación de los grupos de investigación españoles en el LHC cuenta con el apoyo del Ministerio de Economía y Competitividad, a través del Programa Nacional de Física de Partículas, y del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN), proyecto Consolider?Ingenio 2010.

Además de haber diseñado y construido varios subdetectores que son clave en la búsqueda de nuevas partículas en el LHC, los grupos españoles participan de forma destacada en su operación y mantenimiento, así como en la recogida, procesado y análisis de las colisiones producidas por los experimentos, incluyendo aquellas que pueden conducir a la observación del bosón de Higgs.

Desde la puesta en marcha del detector ATLAS, donde participan más de 3.000 científicos de 174 instituciones procedentes de 38 países, investigadores del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV); el Institut de Fisica d’Altes Energies (IFAE), consorcio entre la Generalitat de Catalunya y la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB); el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (CNM?IMB?CSIC); y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), participan activamente en la operación y mantenimiento de los detectores, con una fuerte presencia en las actividades de alineamiento y calibración.

Dentro del amplio programa de investigación del LHC, los grupos españoles en ATLAS participan en un gran número de líneas de investigación en el análisis de los datos, que cubren muchos de los temas a priori más interesantes del programa del LHC. En particular, en el caso de la búsqueda del bosón de Higgs del Modelo Estándar los grupos han estudiado diferentes estados finales resultado de la desintegración de la partícula de Higgs en dos fotones, dos leptones taus, dos quarks bottom, y dos bosones Z o W.

En CMS, donde participan 3.275 científicos de 179 institutos en 41 países, están presentes los grupos experimentales del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT); Instituto de Física de Cantabria (IFCA), centro mixto CSIC-Universidad de Cantabria (UC), la Universidad de Oviedo (UO) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ocupando responsabilidades en la operación y mantenimiento de los detectores, así como en técnicas de alineamiento básicas para tener datos de calidad.

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Agujeros negros

Gigantes oscuros con una fuerza tan inmensa que ni la luz puede escapar de ellos.

Con esta sencilla definición uno enseguida comprende que este post habla de agujeros negros, esos objetos que se han convertido en compañeros omnipresentes de todo artículo de divulgación sobre física por mérito propio. Y no es que los físicos tengamos un fetiche con el cuero y nos ponga sobremanera todo lo negro, si no que, debido a sus especiales características, los agujeros negros (AN) son excelentes laboratorios donde poner a prueba el desarrollo de nuevas teorías que busquen unificar la gravedad con el resto de interacciones del Universo. Por esta razón se han escrito miles de libros sobre agujeros negros que, sin embargo, siempre se quedan a medias (al menos los que yo he leído) y nunca cuentan aquello que de verdad tiene miga de los agujeros negros, algunas propiedades que han hecho que nos obsesionemos con ellos desde los años 70, esas cosas que quizás nunca se atrevieron a contarte sobre agujeros negros.

Lo que entra, no sale

Antes de nada, establezcamos algo de sintaxis.

Un agujero negro es, técnicamente, un cuerpo con una masa tan grande que su gravedad superficial no permite escapar ni siquiera la luz, razón por la que los observamos negros y de la que deriva su nombre. Si bien un AN tiene un tamaño definido, no ocurre lo mismo con la masa que genera el campo gravitatorio. Debido a que a partir de cierta distancia de un objeto la luz ya no va a escapar, un agujero negro bien puede ser una esfera de un tamaño u otro, o incluso no tener forma esférica, siempre que cumpla la condición de que su campo gravitatorio sea lo suficientemente intenso como para que a partir de una distancia se cumpla esta condición de velo.

 

A la “superficie” oscura que vemos a esa distancia, normalmente tomada como el radio efectivo del agujero negro, la denominamos horizonte de sucesos o simplemente horizonte y es la distancia a partir de la cual uno no puede escapar del AN, pues necesitaría moverse a una velocidad mayor que la de la luz para librarse de su atracción gravitatoria. Por ello, lo que entra en un agujero negro, no sale.

Visto en AbiertoHastaElAmanecer.ws

Completo:
Sobre agujeros negros

El experimento CMS observa una nueva partícula en el LHC

El experimento CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN ha confirmado la existencia de una nueva partícula compuesta. Tras analizar los datos de colisiones a 7 TeV durante 2011, unos 5,3 femtobarn inversos, CMS ha descubierto con una significación estadística de más de 5 sigmas una nueva partícula, un barión llamado Xi_b*^0. Los bariones son partículas compuestas por tres quarks, como el protón y el neutrón. Los quarks que componen esta nueva partícula son un quark up, un strange y un bottom.

El Xi_b*^0 es inestable y se desintegra inmediatamente, en el mismo punto de interacción de los protones que chocan. Esto quiere decir que no se puede observar directamente, sino que hay que reconstruir la cadena de desintegraciones desde los productos finales.

Las Catedrales de la Ciencia – CERN : 1954-2004

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El LHC alcanza los 8 TeV, nuevo record mundial de energía de colisión

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha pasado de operar a 3,5 teraelectronvoltios (TeV) por haz a 4 TeV, lo que supone una energía récord de colisión de 8 TeV. El avance aumenta el potencial de descubrimiento del LHC en estudios como el del escurridizo bosón de Higgs.

A las 00h38 de este jueves, responsables del LHC han establecido “haces estables” cuando han colisionado dos haces de protones de 4 TeV cada uno en los cuatro puntos de interacción del gran colisionador. Comienza así la toma de datos de los experimentos del LHC en 2012.

La energía de colisión de 8 TeV representa un nuevo récord mundial, e incrementa el potencial de descubrimiento del acelerador “de forma considerable”, según informa el CERN en un comunicado.

“La experiencia de dos años buenos operando a 3,5 TeV por haz nos ha dado la confianza para incrementar la energía este año sin riesgo importante para la máquina” explica Steve Myers , director para Aceleradores y Tecnología del CERN. “Ahora depende de los experimentos aprovechar lo mejor posible el incremento del potencial de descubrimiento que les estamos facilitando”….[]

 

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ICARUS informa de una nueva medida del tiempo de vuelo del neutrino consistente con la velocidad de la luz

El experimento ICARUS, ubicado en el laboratorio italiano de Gran Sasso, informó el 16 de marzo de una nueva medida en el tiempo de vuelo de los neutrinos desde el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). La medida de ICARUS, conseguida el año pasado con un haz de impulsos cortos del CERN, indica que los neutrinos no superan la velocidad de la luz en su viaje entre los dos laboratorios. Esto está en desacuerdo con la medida inicial obtenida por el experimento OPERA en septiembre pasado.

“Esta evidencia empieza a señalar que el resultado de OPERA fue un artefacto de medición”, dijo el director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci, “pero es importante ser rigurosos, y por eso los experimentos de Gran Sasso BOREXINO, ICARUS, LVD y OPERA realizarán nuevas medidas en mayo con haces del CERN para darnos el veredicto final. Además, se están realizando test independientes en Gran Sasso para comparar los intervalos de partículas de rayos cósmicos entre los dos experimentos, OPERA y LVD. Sea cual sea el resultado, el experimento OPERA ha actuado con perfecta integridad científica al abrir su medición a un amplio escrutinio e invitar a mediciones independientes. Así es como funciona la ciencia”.