Hoy se ha iniciado la temporada de colisiones plomo contra plomo a 5,02 TeV por nucleón en el LHC Run 2. Todo un récord que rompe la barrera del PeV en las colisiones entre iones pesados que recrean los primeros instantes del big bang. Se supera 1 PeV porque la energía total a la que se aceleran los iones de plomo es de 1045 TeV (1,045 PeV).
Esta figura muestra una de estas primeras colisiones en el detector ALICE. Más abajo tienes figuras similares de ATLAS, CMS y LHCb.
Este año las colisiones entre iones de plomo en el LHC nos permiten llamarle Pevatrón(continuando la saga del Tevatrón y del Bevatrón). Más información divulgativa en John Jowett, “A new energy frontier for heavy ions,” News, CERN, 25 Nov 2015;
Las colisiones entre núcleos de átomos (iones pesados) superaron (en el centro de masas) 1 GeV en 1954, 1000 GeV = 1 TeV en 1987 y 1000 TeV = 1 PeV hoy 25 de noviembre de 2015. Por supuesto, en estas colisiones entre iones pesados quienes colisionan son sus nucleones (protones y neutrones), cuya energía de colisión es más pequeña.
Por nucleón hoy se ha logrado un récord de 5,02 TeV (recuerda que este año en las colisiones protón contra protón se ha alcanzado 13 TeV c.m.).
En el LHC, a finales de año, se finaliza con las colisiones protón-protón y se pasa a colisionar iones de plomo-208 entre sí (estos iones tienen 208 nucleones, 82 protones y 126 neutrones). Los imanes superconductores del LHC aceleran partículas cargadas, luego pueden acelerar los iones de plomo gracias a sus 82 protones a una energía 82 veces mayor que los protones.
Recuerda que los protones se aceleran hasta 6,5 TeV (para que en la colisión se alcancen 13 TeV). Pero por cuestiones técnicas solo se pueden acelerar los protones dentro de los iones de plomo hasta 6,37 TeV, luego los iones de plomo se aceleran hasta 82 × 6,37 = 1045 TeV = 1,045 PeV.
Por supuesto, los iones de plomo además de protones tienen neutrones, la energía en las colisiones nucleón contra nucleón en el centro de masas es inferior a la energía de las colisiones protón contra protón en el centro de masas. En concreto las colisiones entre nucleones alcanzan el 82/208 = 39,4 % de los 2 × 6,37 = 12,74 TeV, es decir, 0,394 × 12,74 = 5,02 TeV c.m.
Este el número clave que se usa para la interpretación de estas colisiones que conducen a la producción de un plasma de quarks y gluones que estudian los detectores ALICE, ATLAS, CMS y LHCb del LHC.
Las cuatros figuras de arriba corresponden a sucesos observados esta misma mañana en estos cuatro detectores.
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