ALICE - CPAN · ALICE cuenta con mas de 1.000 colaboradores, incluyendo unos 200 estudiantes...

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Foto

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Fond

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conv

ertid

o en

un

ejem

plo

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celen

cia p

ara l

a cola

bora

ción

inte

rnac

ional,

con

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stado

s M

iembr

os. E

stá s

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jadas

sob

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fron

tera

Fra

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Suiza

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culas

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xper

imen

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Una

col

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n in

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acio

nal

Con

un p

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0.00

0 to

nela

das,

una

altu

ra d

e 16

met

ros

y un

a lo

n-gi

tud

de 2

6 m

etro

s, A

LICE

es

un

dete

ctor

de

gran

des

dim

ensi

ones

y

com

plej

idad

, co

mpu

esto

de

18

sub-

dete

ctor

es q

ue r

ealiz

arán

un

segu

imie

nto

e id

entifi

cac

ión

de la

s de

cena

s de

mile

s de

par

tícul

as p

ro-

duci

das

en c

ada

colis

ión

de i

ones

pe

sado

s. Pa

ra r

egis

trar

has

ta 8

.000

co

lisio

nes

por

segu

ndo,

el

dete

c-to

r ALI

CE s

e ba

sa e

n te

cnol

ogía

s de

va

ngua

rdia

:

• si

stem

as d

e al

ta p

reci

sión

par

a la

det

ecci

ón y

seg

uim

ient

o de

pa

rtíc

ulas

;•

sist

emas

ul

tra

min

iatu

rizad

os

para

pro

cesa

do d

e se

ñale

s el

ec-

trón

icas

;•

una

dist

ribuc

ión

inte

rnac

iona

l de

recu

rsos

com

puta

cion

ales

par

a el

an

ális

is d

e lo

s da

tos

(el G

rid).

ALI

CE c

uent

a co

n m

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e 1.

000

cola

bora

dore

s, in

cluy

endo

un

os

200

estu

dian

tes

grad

uado

s, de

105

in

stitu

tos

de fi

sica

en

30 p

aise

s de

to

do e

l mun

do. L

a co

nstr

ucci

ón y

el

func

iona

mie

nto

de e

xper

imen

tos

de e

ste

tam

año

requ

iere

una

gra

n va

rieda

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des.

CERN

Org

aniz

ació

n Eu

rope

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ació

n N

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3

Trad

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ón:

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o La

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Gue

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MAT

) y

Carlo

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mun

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ión,

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100.

000

vece

s el

val

or q

ue t

iene

la t

empe

ratu

ra d

el c

entr

o de

l So

l?

¿Por

qué

los

prot

ones

y lo

s ne

utro

nes

pesa

n 10

0 ve

ces

más

que

los

quar

ks q

ue lo

s co

mpo

nen?

¿Pue

den

llega

r a q

ueda

r lib

res l

os q

uark

s que

hay

den

tro

de lo

s pr

oton

es y

neu

tron

es?

ALIC

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scar

á la

s re

spue

stas

a e

stas

pre

gunt

as, u

sand

o la

s ex

trao

rdin

aria

s he

rram

ient

as

que

prop

orci

ona

el

LHC.

ALI

CE

Nuc

león

(p

rotó

n o

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rón)

La in

tera

cció

n fu

erte

La m

ater

ia o

rdin

aria

est

á fo

rmad

a p

or

áto

mo

s, c

ada

un

o d

e lo

s cu

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co

nsi

ste

de

un

cleo

ro

dea

do

po

r u

na

nu

be

de

elec

tro

nes

. Lo

s n

úcl

eos

está

n h

ech

os

de

pro

ton

es y

neu

tro

nes

, lo

s q

ue

a su

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án h

ech

os

de

qu

arks

. Has

ta lo

qu

e sa

bem

os

hoy

en

día

, lo

s q

uar

ks p

arec

en s

er c

on

stit

uye

nte

s el

emen

tale

s.

Los

qu

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se

encu

entr

an l

igad

os,

fo

rman

do

lo

s p

roto

nes

y

neu

tro

nes

, p

or

un

a fu

erza

qu

e se

co

no

ce c

om

o i

nte

racc

ión

fu

erte

, m

edia

da

po

r el

in

terc

amb

io d

e p

ort

ado

res

de

fuer

za

llam

ado

s g

luo

nes

. La

inte

racc

ión

fuer

te ta

mb

ién

es

resp

on

sab

le

de

ligar

lo

s p

roto

nes

y l

os

neu

tro

nes

den

tro

de

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cleo

s at

óm

ico

s.

Au

nq

ue

gra

n p

arte

de

la f

ísic

a d

e la

inte

racc

ión

fu

erte

es

bie

n

con

oci

da

en l

a ac

tual

idad

, q

ued

an p

or

reso

lver

do

s te

mas

b

ásic

os:

el

o

ríg

en

del

co

nfi n

amie

nto

y

el

mec

anis

mo

q

ue

gen

era

la m

asa

de

las

par

tícu

las.

Se

cree

qu

e am

bo

s su

rgen

del

m

od

o e

n q

ue

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pro

pie

dad

es d

el v

acìo

se

ven

afe

ctad

as p

or

la

inte

racc

ión

fuer

te.

Confi

nam

ient

oN

un

ca s

e h

a o

bse

rvad

o u

n q

uar

k ai

slad

o: t

anto

los

qu

arks

co

mo

lo

s glu

on

es p

arec

en e

star

un

ido

s per

man

ente

men

te, c

on

fi nad

os

den

tro

de

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tícu

las

com

pu

esta

s, c

om

o p

roto

nes

y n

eutr

on

es.

A e

sto

se

le ll

ama

con

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ien

to. E

l mec

anis

mo

par

ticu

lar

qu

e ca

usa

est

e ef

ecto

per

man

ece

des

con

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do.

Gen

erac

ión

de m

asa

Se s

abe

qu

e lo

s p

roto

nes

y lo

s n

eutr

on

es e

stán

hec

ho

s d

e tr

es

qu

arks

, p

ero

si

se s

um

an l

as m

asas

de

esto

s q

uar

ks s

ólo

se

ob

tien

e 1%

de

la m

asa

del

pro

tón

o d

el n

eutr

ón

. ¿D

e d

ón

de

vien

e el

99

% re

stan

te?

¿Es

el m

ecan

ism

o q

ue

con

fi na

los

qu

arks

den

tro

de

los

pro

ton

es

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s n

eutr

on

es t

amb

ién

resp

on

sab

le d

e g

ener

ar la

may

or p

arte

d

e la

mas

a q

ue

com

po

ne

la m

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ia o

rdin

aria

?

Atom

oN

úcle

o

Qua

rks

y gl

uone

s lib

res

La te

orí

a ac

tual

de

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tera

cció

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(lla

mad

a cr

om

od

inám

ica

cuán

tica

) p

red

ice

qu

e a

mu

y al

tas

tem

per

atu

ras

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ensi

dad

es,

los

qu

arks

y l

os

glu

on

es n

o d

eber

ían

est

ar c

on

fi nad

os

den

tro

d

e p

artí

cula

s co

mp

ues

tas.

En

lug

ar d

e es

to, d

eber

ían

est

ar li

bre

s fo

rman

do

un

nu

evo

est

ado

de

la m

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ia d

eno

min

ado

pla

sma

de

qu

arks

y g

luo

nes

.

Tal t

ran

sici

ón

deb

ería

ocu

rrir

cu

and

o la

tem

per

atu

ra e

xced

e u

n

valo

r crí

tico

, qu

e se

est

ima

en 2

bill

on

es d

e g

rad

os…

¡cas

i 100

.000

ve

ces

más

cal

ien

te q

ue

el c

entr

o d

el S

ol!

Esta

s te

mp

erat

ura

s n

o

han

exi

stid

o e

n la

Nat

ura

leza

des

de

el n

acim

ien

to d

el U

niv

erso

. C

reem

os

qu

e u

nas

mill

on

ésim

as d

e se

gu

nd

o d

esp

ués

del

Big

B

ang

la

tem

per

atu

ra s

up

erab

a el

val

or

crít

ico

y e

l U

niv

erso

en

tero

era

un

pla

sma

de

qu

arks

y g

luo

nes

.

Regr

eso

al in

icio

¿Se

pu

ede

estu

dia

r est

a si

tuac

ión

exp

erim

enta

lmen

te?

¿Pu

eden

ta

les

con

dic

ion

es e

xtre

mas

ser

cre

adas

en

el l

abo

rato

rio

?

Ind

uci

end

o c

olis

ion

es f

ron

tale

s en

tre

cleo

s p

esad

os

(co

mo

n

úcl

eos

de

áto

mo

s d

e p

lom

o) a

cele

rad

os

po

r el

LH

C h

asta

un

a ve

loci

dad

cer

can

a a

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elo

cid

ad d

e la

lu

z, d

eber

íam

os

ser

ca-

pac

es d

e cr

ear

po

r u

n i

nst

ante

- a

un

qu

e en

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vo

lum

en m

uy

peq

ueñ

o, s

ólo

cer

can

o a

l tam

año

de

un

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- u

na

go

ta d

e es

a m

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ia p

rim

ord

ial y

ob

serv

ar c

om

o s

e re

conv

iert

e en

mat

eria

o

rdin

aria

a t

ravé

s d

e la

exp

ansi

ón

y e

l en

fria

mie

nto

.

Estu

dia

nd

o t

ales

co

lisio

nes

en

el L

HC

, ALI

CE

deb

ería

ser

cap

az

de

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lora

r en

pro

fun

did

ad la

fís

ica

del

co

nfi n

amie

nto

, de

son

-d

ear l

as p

rop

ied

ades

del

vac

ío y

la g

ener

ació

n d

e la

mas

a en

in-

tera

ccio

nes

fuer

tes

– y

así e

char

un

vis

tazo

a c

óm

o s

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mp

ort

ó

la m

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med

iata

men

te d

esp

ués

del

Big

-Ban

g.

Los

mile

s d

e n

uev

as p

artí

cula

s q

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se c

rear

on

de

esta

man

era

se m

uev

en h

acia

el s

iste

ma

de

det

ecci

ón

(sim

ula

ció

n r

ealiz

ada

po

r H. W

eber

, UrQ

MD

, Fra

nkf

urt

).

El p

lasm

a se

exp

and

e y

se e

nfr

ía h

asta

un

a te

mp

erat

ura

(1012

gra

do

s)

a la

qu

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s q

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ks y

los

glu

on

es s

e re

agru

pan

par

a fo

rmar

mat

eria

ord

inar

ia,

apen

as 1

0-2

3 seg

un

do

s d

esp

ués

del

inic

io d

e la

co

lisió

n.

Do

s n

úcl

eos

pes

ado

s se

ace

rcan

en

tre

si a

un

a ve

loci

dad

ce

rcan

a a

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luz.

D

e ac

uer

do

a la

teo

ría

de

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lati

vid

ad d

e Ei

nst

ein

, tie

nen

el

asp

ecto

de

do

s d

isco

s m

uy

del

gad

os.

Los

cleo

s co

lisio

nan

y

la e

xtre

ma

tem

per

atu

ra li

ber

a a

los

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arks

(ro

jo, a

zul y

ve

rde)

y lo

s g

luo

nes

.

Los

qu

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y lo

s g

luo

nes

co

lisio

nan

en

tre

si, c

rean

do

u

n a

mb

ien

te e

n

equ

ilib

rio

térm

ico

: el

pla

sma

de

qu

arks

–g

luo

nes

.

Plas

ma

de q

uark

s y

gluo

nes

< 1

0-5

s

Form

ació

n de

pr

oton

es y

neu

tron

es2

× 1

0¹²

K4

× 1

0-5

s

Form

ació

n de

cleo

s lig

eros

5 ×

108 K

3 m

in

Form

ació

n de

át

omos

neu

tros

103 K

380

000

año

s

Apa

rece

n la

s pr

imer

as

estr

ella

s25

K2

× 1

08 añ

os

Apa

rece

n la

s ga

laxi

as

< 2

5 K

> 2

× 1

08 añ

os

Hoy

2.7

K13

.700

mill

on

es d

e añ

os

Big

Bang

Tem

per

atu

raTi

emp

o