El futuro de la física de partículas se está discutiendo esta semana en Granada en el LCWS 11 (International Workshop on Future Linear Colliders), 26-30 Sept. 2011.
El LHC del CERN es el presente y de los resultados que obtenga dependerá
el futuro de los colisionadores lineales, aún así los proyectos de gran ciencia requieren una preparación de muchos años y ahora mismo se está decidiendo cual parece ser la mejor ruta a seguir.
Permítanme un comentario general, ya que solo he podido ver las transparencias del lunes 26, aunque todas están apareciendo puntualmente en su web indico.
El LHC es un colisionador de hadrones, una máquina ideal para estudiar colisiones de muy alta energía, una máquina ideal para descubrir nueva física.
El LHC es la máquina que descubrirá el Higgs, la supersimetría y otros indicios de nueva física, si existen en la escala de energía de los TeV.
Sin embargo, el estudio detallado de las propiedades del Higgs,
la supersimetría y la posible nueva física requiere aceleradores específicos.
Los aceleradores de leptones son instrumentos de precisión perfectos para esta tarea.
Aceleradores lineales con colisiones electrón-positrón, como ILC o CLIC,
o circulares con colisiones muón-antimuón, como el MuC del Fermilab.
Todos ellos están en fase de diseño, siendo el ILC el que se encuentra en su fase más avanzada.
Se ha propuesto que las colisiones en el ILC tengan una energía en el centro de masas entre 0,5 y 1 TeV; para CLIC se está estudiando una energía mayor, unos 3 TeV.
en el centro de masas.
Una cosa que mucha gente ignora es que cuando el LHC del CERN encuentre el bosón de Higgs no se sabrá si es el bosón de Higgs del modelo estándar o alguna de sus variantes supersimétricas
o incluso alguna variante más exótica.
El LHC no podrá estudiar sus propiedades hasta dentro de muchos años, cuando haya acumulado una ingente cantidad de colisiones.
Quizás por ello, tras el descubrimiento del bosón de Higgs no se le conceda el Premio Nobel a Peter W. Higgs, solo o junto a Francois Englert, ya que Robert Brout ya ha fallecido; el problema es que no se sabrá si el bosón descubierto es el “mesón” que predicho en 1964.
La I+D de este acelerador está muy avanzada y la propuesta oficial podría estar lista a finales del año que viene (una vez el LHC haya decidido la cuestión del Higgs).
Un colisionador lineal de leptones (electrón contra positrón) con una energía de 500 GeV c.m. permitiría estudiar con detalle las propiedades del Higgs y descubrir los secretos de la ruptura espontánea de la simetría electrodébil.
Sus 500 GeV de energía en el centro de masas le permitirán estudiar la producción del Higgs en canales como el ZH, ZHH e incluso el ttbarH.
Quizás incluso se podría desarrollar este acelerador por etapas de energía creciente (lo que abarataría costes en estos tiempos de crisis financiera).
Un acelerador lineal con una energía superior a 250 GeV c.m. sería una fábrica de Higgs.
Si su energía se incrementara por encima de los 350 GeV también sería una fábrica de quarks top.
El diseño más apropiado de un acelerador de estas características debería permitir subir la energía de forma progresiva por lo menos hasta los 500 GeV.
La construcción de una máquina así podría iniciarse pronto y dentro de unos diez años sería el complemento perfecto del LHC.
El LHC y cualquier colisionador de hadrones son máquinas para descubrir nuevas cosas, pues permiten colisiones “baratas” de muy alta energía,
pero como instrumento de precisión deja mucho que desear.
Un colisionador lineal de leptones requieren una menor energía en el centro de masas de las colisiones y ofrecen colisiones mucho más limpias (recuerda que los leptones son partículas elementales y los hadrones son un saco repleto de quarks y gluones) .
De hecho, para muchos parámetros del modelo estándar los valores más precisos hoy en día tienen un intervalo de error similar al que ya obtuvo LEP (el colisionador electrón-positrón que usaba el mismo túnel que el LHC en el CERN) hace más de 10 años.
Tanto el Tevatrón del Fermilab como el LHC tienen muchas dificultades
para mejorar estas medidas porque requieren acumular un número enorme
de colisiones debido a que sus colisiones son mucho más sucias
y difíciles de analizar.
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