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Colisionador de Partículas

Constantemente, partículas subatómicas con más energía que las de las generadas en el Gran Colisionador de Hadrones nos atraviesan procedentes del universo…

Partículas Elementales

El tubo de rayos catódicos de los televisores es un acelerador de partículas (electrones) a pequeña escala…

El tubo de rayos catódicos de los televisores es un acelerador de partículas (electrones) a pequeña escala…

Con partículas elementales denominamos a los componentes más básicos de la materia. Estas partículas subatómicas deben su nombre a que no se pueden dividir a un nivel más pequeño, siendo su tamaño del orden de 0’000.000.000.000.000.001 metros. Por ello, su comportamiento se describe dentro de la Física Cuántica mediante el modelo Estándar, que describe las interacciones fundamentales: nuclear fuerte, nuclear débil y electromagnética; pero no la interacción fundamental de la gravedad.

Actualmente, la Física acepta que toda la materia conocida esta hecha de dos tipos de partículas elementales: los quarks y los leptones. A nivel microscópico, esta materia está constituida por átomos, donde se encuentran los electrones que orbitan alrededor del núcleo, donde se encuentran los protones y los neutrones. Los electrones pertenecen al grupo de los leptones por su reducida masa, existiendo seis leptones diferentes (electrón, muón, tau y sus antipartículas) que se agrupan en tres familias o generaciones. Los protones y neutrones están formados por agrupaciones de quarks, existiendo seis quarks diferentes (arriba, abajo, encanto, extraño, cima, fondo).

Colisionador de Partículas

Todas estas partículas interaccionan entre sí siendo su comportamiento explicado mediante la Física Cuántica, donde cada interacción entre esas partículas se concibe como un intercambio de energía o “cuanto” por medio de los denominados mediadores, los fotones para el caso de la interacción electromagnética, la responsable del funcionamiento de los ordenadores o los dispositivos eléctricos que nos rodean.

Según la Mecánica Cuántica, cuanto más profundo se penetra en la materia, más energía se necesita. Los dispositivos que permiten esta observación se denominan aceleradores, que se basan en la generación de una determinada energía (cinética) a base de acelerar a grandísimas velocidades, cercana a la velocidad de la luz, ciertas partículas.

Modo de funcionamiento del Gran colisionador de Hadrones (LHC)…

Estas velocidades se consiguen conduciendo las partículas cargadas eléctricamente mediante elevados campos electromagnéticos mediante superconductores que se encuentran a -271 ºC para conseguir la superconductidad. La sincronía de todos los imanes superconductores se consigue mediante potentes computadoras.

El acelerador más potente en la actualidad, el gran colisionador de hadrones (LHC), tiene forma circular (26 km de circunferencia) y emplea complicadas configuraciones de cuadrupolos, sextupolos, octupolos y mayores para producir unos campos que permiten acelerar protones a velocidades del 99’9% de la velocidad de la luz, haciendo que estas partículas con una elevadísima energía (7 TeraelectrónVoltios) choquen con otras partículas y así se produzcan reacciones que generan nuevas partículas fundamentales.

Avances y Aplicaciones

Para conseguir los superconductores que aceleran las partículas, el colisionador debe estar a -271 °C…

Para conseguir los superconductores que aceleran las partículas, el colisionador debe estar a -271 °C…

Desde el punto de vista tecnológico, los aceleradores permiten el desarrollo de dispositivos superconductores, capaces de crear los campos electromagnéticos necesarios sin la necesidad de elevado consumo eléctrico. Entre las aplicaciones de los superconductores se encuentran la levitación magnética (trenes Maglev), las supercomputadoras o computadoras cuánticas, la detección de campos electromagnéticos muy débiles como por ejemplos las generados por el cerebro.

Desde el campo de vista teórico, el colisionador permitirá examinar la validez y límites del Modelo Estándar con la detección la partícula conocida como el bosón de Higgs (también conocida como partícula de Dios), una partícula elemental hipotética masiva cuya existencia es predicha por el modelo estándar y que explicaría cómo adquieren las otras partículas elementales propiedades como su masa. También se pretende conocer la naturaleza de la materia oscura, 95% de la masa del universo, o la existencia de dimensiones extras, tal y como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de cuerdas…

Referencias:
http://wiki.org
http://www.fisicahoy.com/fisicaHoy/pElementales/pElementales.html

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