Los portavoces de los cuatro grandes experimentos del LHC (ALICE, ATLAS, CMS y LHCb) han presentado esta semana en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías de París (ICHEP 2010) los resultados de los tres meses de funcionamiento del LHC a 3,5 Teraelectronvoltios (TeV) por haz, la mayor energía alcanzada hasta ahora por un acelerador de partículas. Los investigadores han ‘redescubierto’ partículas esenciales en el Modelo Estándar de la Física y han encontrado evidencias del “quark top”, una masiva partícula elemental.
Los primeros resultados obtenidos en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN se han presentado en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías de París (ICHEP 2010), la cumbre de la física de partículas en la que entre el 22 y el 28 de julio han participado más de mil físicos y expertos. Los portavoces de los cuatro grandes experimentos del LHC (ALICE, ATLAS, CMS y LHCb) han presentado los resultados procedentes de los tres meses de funcionamiento del LHC a 3,5 Teraelectronvoltios (TeV) por haz, una energía tres veces y media mayor que la alcanzada hasta ahora en un acelerador de partículas.
Con estas primeras medidas los experimentos del LHC están redescubriendo las partículas que constituyen la esencia del Modelo Estándar, la teoría que contiene el conocimiento actual sobre las partículas que forman la materia y las fuerzas que actúan entre ellas. Éste es un paso esencial antes de realizar otros descubrimientos. Entre los miles de millones de colisiones registradas hasta ahora se encuentran algunas que contienen “candidatos” para el “quark top”, por primera vez en un laboratorio europeo.
“Redescubrir nuestros ‘viejos amigos’ en el mundo de las partículas muestra que los experimentos del LHC están bien preparados para entrar en nuevos territorios”, dijo el director general del CERN Rolf Heuer. “Parece que el Modelo Estándar está funcionando como se esperaba. Ahora se reduce a que la naturaleza nos muestre lo que es nuevo”.
La calidad de los resultados presentados en ICHEP atestigua tanto el buen funcionamiento de LHC como la calidad de los datos de los experimentos. El LHC está todavía en sus primeras etapas pero está realizando continuos progresos hacia sus condiciones finales de operación. La luminosidad, una medida de la tasa de colisiones, se ha incrementado en un factor superior a mil desde final de marzo.
Este rápido progreso en la puesta a punto de los haces del LHC se une con la velocidad con que los datos procedentes de las miles de millones de colisiones producidas han sido procesados por la red de computación global Grid del LHC, lo que ha permitido que los datos de los experimentos se analicen en centros de investigación repartidos por todo el mundo.
Dos portadores de la fuerza débil
“En unos días observamos Ws y posteriormente Zs, los dos portadores de la fuerza o interacción débil descubiertos aquí en el CERN hace 30 años”, dijo Fabiola Gianotti, portavoz del experimento ATLAS. “Gracias a los esfuerzos de toda la colaboración, en particular de los jóvenes científicos; todo, desde la toma de datos con el detector, pasando por la calibración, el procesado de datos, la distribución y los análisis físicos, ha funcionado de forma rápida y eficiente”.
“Es increíble ver lo rápido que hemos ‘redescubierto’ las partículas conocidas, desde las resonancias más ligeras hasta el masivo quark top. Lo que hemos mostrado aquí en París son sólo los primeros resultados de una intensa campaña de medidas de precisión de sus propiedades”, dijo Guido Tonelli, portavoz de CMS. “Este paciente y sistemático trabajo se necesita para establecer los ruidos de fondo necesarios para detectar cualquier nueva señal”.
“El experimento LHCb es un traje hecho a medida para estudiar la familia de las partículas b, contenidas en los quarks ‘beauty’(belleza)”, dijo el portavoz del experimento Andrei Golutvin. “Por eso es extremadamente gratificante que ya estemos encontrando cientos de estas partículas, claramente identificadas mediante los análisis de muchas trazas (huellas) de partículas”.
“El funcionamiento actual con colisiones de protones nos ha permitido conectar con los resultados de otros experimentos a energías menores, comprobar y mejorar los extrapolaciones hechas para LHC y preparar el terreno para el funcionamiento con iones pesados”, dijo Jurgen Schukraft, portavoz del experimento ALICE. Este experimento está diseñado para estudiar las colisiones de iones de plomo, lo que ocurrirá en el LHC por primera vez a finales de este año.
Otros dos experimentos se han beneficiado de los primeros meses de funcionamiento del LHC a 3,5 TeV por haz. LHCf, que estudia la producción de partículas neutras en colisiones protón-protón para ayudar a entender las interacciones de rayos cósmicos con la atmósfera de la Tierra, ha reunido ya los datos que necesitaba a una energía de haz de 3,5 TeV. TOTEM, que tiene que aproximar mucho los haces para sus estudios en profundidad del protón, está empezando a tomar sus primeras medidas.
El CERN operará el LHC durante 18-24 meses, con el objetivo de ofrecer datos suficientes para los experimentos para hacer avances significativos en una amplia gama de procesos de la física. Con la cantidad de datos que se esperan (referidos como un femtobarn inverso), los experimentos deberían estar bien posicionados para hacer incursiones en un territorio nuevo, con posibilidad de realizar pronto descubrimientos significativos.
Investigadores del Instituto de Física Corpuscular han logrado medir en el laboratorio la formación de un elemento clave en la evolución de la composición química de los elementos pesados. Un isótopo de este elemento, el Plomo-204, se produce en estrellas gigantes rojas, responsables de la creación de la mitad de los elementos más pesados que el hierro en la naturaleza.
La Real Academia Sueca de las Ciencias ha premiado a los investigadores John Hopfield, de la Universidad de Princeton (EE UU), y Geoffrey Hinton, de la Universidad de Toronto (Canadá), por sus descubrimientos e inventos que permiten el aprendizaje automático con las redes neuronales artificiales.
