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El origen del universo ha sido estudiado por muchos científicos a lo largo de la historia. El universo se originó hace unos 13.700 millones de años, aproximadamente, debido a una explosión llamada Big Bang. Antes de que se produjera la explosión, se cree que toda la materia que forma ahora el universo estaba concentrada en una pequeña masa. En los primeros instantes, tras la explosión, en el universo había una serie de partículas que ya no existen.
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Regístrate gratis¿Cuántas colisiones por segundo se dan entre los protones en el LHC?
¿Verdadero o falso?: El LHC es muy peligroso para los seres vivos.
¿Qué se utiliza para refrigerar las zonas en las que se producen las colisiones entre los haces de protones?
¿Verdadero o falso?: El CERN se encuentra en Suecia.
¿Cuándo se fundó el CERN?
¿Verdadero o falso?: En algunas ocasiones, cuando los protones chocan entre sí, se producen partículas que actualmente no existen en el universo pero que existían en los primeros minutos tras el Big Bang.
¿Cuántos imanes hay a lo largo del circuito del LHC para que los haces sigan la trayectoria correcta?
¿Cuánto mide el LHC?
¿Qué velocidad pueden alcanzar las partículas aceleradas en el LHC?
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Enviar comentariosPero, gracias al Gran Colisionador de Hadrones (LHC ), podemos observar algunas de las partículas que se encontraban en el universo en el momento en el que se produjo la explosión; su estudio nos puede ayudar a comprender mejor el origen del universo. ¿Te interesa saber más sobre esto?: ¡Quédate y sigue leyendo!
Fig. 1: El universo se originó hace aproximadamente 13.700 millones de años, gracias a una explosión llamada Big Bang.
Construido por el CERN, el LHC (siglas, en inglés, de Large Hadron Collider ) o Gran Colisionador de Hadrones es el mayor acelerador de partículas del mundo; Tiene 27 km de longitud y se encuentra entre 50 y 175 m bajo tierra.
Permite acelerar las partículas hasta una velocidad que se corresponde con el 99,999 % de la velocidad de la luz.
Fig. 2: El círculo azul representa el recorrido del Gran Colisionador de Hadrones.
La mayor parte del colisionador se encuentra en Suiza, aunque traspasa varias veces la frontera con Francia.
El LHC se comenzó a utilizar en 2008; sin embargo, en ese momento no se consiguió el resultado que se esperaba, por lo que las técnicas tuvieron que mejorar. Poco después de inaugurarse, hubo un accidente en el colisionador, lo que provocó un retraso de más de un año en las investigaciones.
En 2010 ya se obtuvieron los resultados esperados y se consiguió la colisión de electrones a una velocidad nunca antes alcanzada. A lo largo de estos últimos años se han estado llevando a cabo investigaciones en el LHC, pero también ha habido dos grandes parones: el primero entre 2013 y 2015 y el segundo entre 2018 y 2022.
Un acelerador de partículas es un conjunto de máquinas que aceleran las partículas cargadas, con el objetivo de que colisionen entre ellas y se generen nuevas partículas.
A través del LHC es posible acelerar los protones hasta casi la velocidad de la luz y, así, producir unos 40 millones de colisiones por segundo. Pero, ¿cuál es la razón por la que hacemos esto? Bien, pues cuando los protones colisionan entre sí a esta gran velocidad, aparecen partículas que no teníamos anteriormente; por ejemplo, los piones, kaones o hiperones, entre otras. Estas partículas estaban presentes en el universo tras el Big Bang; pero, hoy en día, esta es la única manera que tenemos de encontrarlas.
El HLC, ubicado en la frontera entre Suiza y Francia, se encuentra en un tubo bajo tierra (entre los 50 y los 175 m de profundidad, aunque la profundidad media es de 100 m) que tiene una forma circular/ovalada recubierta por un túnel de hormigón. Lo conforman dos tuberías paralelas, conocidas como líneas o tuberías de haces; por estas, como su nombre indica, viajan los haces en direcciones opuestas —unas en sentido horario y otras en sentido antihorario—.
Fig. 3: Tubo interno del LHC. En azul puedes observar el tubo por el que pasan los haces de electrones, recubierto de hormigón.
El objetivo del colisionador es, obviamente, que se produzcan colisiones. Por ello, hay cuatro puntos a lo largo del recorrido en el que se producen estos choques; estas zonas se llaman puntos de cruces, que son las áreas más importantes de todo el recorrido. Teniendo en cuenta que los haces se mueven casi a la velocidad de la luz, y que completan 11245 vueltas por segundo a todo el recorrido, es difícil que ambos haces colisionen. Aun así, se producen entre 800 y 1000 millones de colisiones por segundo
Los haces están formados por protones de hidrógeno y necesitan calentarse para poder incorporarse al colisionador; se aumenta su energía hasta que tengan la cantidad suficiente para incorporarse al circuito. Se liberan nuevos electrones cada 25 nanosegundos y en cada haz hay miles de millones de protones.
Estos haces necesitan estar dirigidos por algo, como es lógico, por lo que a lo largo de todo el recorrido hay una serie de imanes dipolares de 15 m de longitud, que sirven para que los haces mantengan su trayectoria. Además, hay casi 400 imanes cuadrupolares, de entre 5 y 7 m de largo.
Cuando los electrones se van acercando a los puntos de cruce, los imanes se encuentran más juntos para intentar asegurar las colisiones entre los haces de protones. En total, se usan casi 9600 imanes para lograr esto.
Cuando se consigue que los dos haces se crucen —es decir, que colisionen aproximadamente entre 800 y 1000 millones de veces por segundo—, se producen unas condiciones similares a las que hubo en el Big Bang, razón por la cual esto es tan interesante para los científicos. Estas colisiones provocan un gran aumento de la temperatura, de manera que en el momento del choque se pueden llegar a alcanzar temperaturas infinitamente más altas que en la superficie del Sol. Esta es la razón por la cual se necesitan máquinas refrigeradoras con helio líquido, a lo largo de todo el colisionador, cuya función es disminuir estas temperaturas.
Además, a lo largo del circuito hay una serie de detectores, que tiene como objetivo captar las colisiones que se dan entre los protones y reproducirlas informáticamente, de manera que quedan registradas. Así, los científicos que se dedican a la investigación en el LHC revisan fenómenos anormales que se puedan dar en estas colisiones, para alcanzar nuevos descubrimientos. Generalmente, los descubrimientos más importantes se dan cuando se produce la creación de partículas desconocidas.
El Gran Colisionador de Hadrones no supone un gran peligro para la población, puesto que tiene un sistema de seguridad muy importante. Además, se han tomado las medidas necesarias para que no se produzcan accidentes que afecten a la población, o a los seres vivos en general.
Veamos cuáles podrían ser algunos de estos peligros y qué son medidas de precaución se han tomado:
El CERN es el Centro Europeo para la Investigación Nuclear y se encuentra en Suiza.
Fundado en 1954 en Ginebra (Suiza), El CERN es uno de los centros más importantes de investigación del mundo. En él se llevan a cabo experimentos muy importantes y complejos; como, por ejemplo, la búsqueda de la partícula del bosón de Higgs, intentar saber qué es la materia oscura o la posibilidad de la existencia de dimensiones alternativa. En el CERN hay miles de científicos que colaboran en los proyectos que se llevan a cabo en este centro; entre ellos, los relacionados con el Gran Colisionador de Hadrones.
Fig. 4: El CERN se encuentra en Ginebra, Suiza.
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¿Qué significan las siglas LHC?
El LHC significa Large Hadron Collider (por sus siglas en inglés). En español se denomina Gran Colisionador de Hadrones.
¿Cuál es el objetivo del LHC?
El objetivo del LHC o Gran Colisionador de Hadrones es obtener nuevas partículas para poder conocer más sobre el origen del universo, puesto que se cree que las nuevas partículas creadas por la colisión entre los haces de protones son las partículas que estaban presentes en el universo tras el Big Bang.
¿Qué es el CERN y para qué sirve?
El CERN es el Centro Europeo para la Investigación Nuclear, y se encuentra en Suiza. Allí se llevan a cabo investigaciones científicas y en se encuentra el LHC (Gran Colisionador de Hadrones).
¿Qué pasa si falla el colisionador de Hadrones?
El Gran Colisionador de Hadrones no supone un gran peligro para la población, puesto que tiene un sistema de seguridad muy importante. Además, hay medidas que sirven para que no ocurra ningún accidente; por ejemplo, las máquinas de refrigeración con helio líquido o la precaución de ser un túnel que se encuentra a una gran profundidad bajo tierra, por lo que la radiación no alcanza la superficie terrestre.
¿Quién inventó el Gran Colisionador de Hadrones?
El Gran Colisionador de Hadrones fue creado por el CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear).
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Lily Hulatt is a Digital Content Specialist with over three years of experience in content strategy and curriculum design. She gained her PhD in English Literature from Durham University in 2022, taught in Durham University’s English Studies Department, and has contributed to a number of publications. Lily specialises in English Literature, English Language, History, and Philosophy.
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Gabriel Freitas is an AI Engineer with a solid experience in software development, machine learning algorithms, and generative AI, including large language models’ (LLMs) applications. Graduated in Electrical Engineering at the University of São Paulo, he is currently pursuing an MSc in Computer Engineering at the University of Campinas, specializing in machine learning topics. Gabriel has a strong background in software engineering and has worked on projects involving computer vision, embedded AI, and LLM applications.
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