l Gran Colisionador de Hadrones

l Gran Colisionador de Hadrones empieza nueva etapa en el CERN con el doble de energía

• Prácticamente se ha duplicado su energía de funcionamiento
• Los físicos podrán buscar nuevas partículas y confirmar teorías
• Permitió crear una partícula subatómica en 2012 que podría ser el bosón de Higgs

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Un soldador trabajando con las interconexiones entre los dipolos magnéticos en el Gran Colisionador de Hadrones.CERN

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El Gran Acelerador de Hadrones durante la preparación para su puesta en marcha.noticias

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El CERN buscará una nueva partícula candidata para materia oscura en su próxima etapa

Los experimentos del CERN revelan una "importante" propiedad del bosón de Higgs

El CERN confirma el hallazgo de un nueva partícula compatible con el bosón de Higgs

El LHC aumenta su potencia para cazar al bosón de Higgs antes de 2013

RTVE.es 12.03.2015 - 12:00h

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un acelerador de partículas que se encuentra en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en Ginebra (Suiza), está preparado para volver a ponerse en marcha.

En los últimos dos años ha estado sometido a tareas de mantenimiento y se ha preparado para funcionar con casi el doble de la energía con la que trabajó sus primeros tres años, por lo que tendrá una energía de 6,5 TeV (teraelectronvoltios), informa el CERN.

Con sus 27 kilómetros, el LHC es el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Opera a una temperatura de -271ºC y está alimentado por una corriente de 11.000 amperios.

Con el incremento de su potencia, la energía con la que colisionen las partículas será de 13 TeV -en 2012 se llegó a 8 TeV-, lo que permitirá a los físicos ampliar sus investigaciones, buscar nuevas partículas y poder comprobar sus teorías.

Ya en 2012 el Gran Colisionador de Hadrones permitió obtener una nueva partícula subatómica que era compatible con el bosón de Higgs. Según se publicó en un artículo en Nature Physics en 2014, los investigadores tenían un nivel de certeza del descubrimiento de 3,8 sigma (en física de partículas el nivel de certeza estándar es cinco).

^{Vídeo stop motion de los preparativos para volver a poner en funcionamiento el LHC. Vídeo: CERN}

Preparación del colisionador

Para preparar el LHC para esta nueva etapa de experimentos entre otros, se han tenido que reemplazar 18 de los 1.232 dipolos magnéticos superconductores del LHC, que son los que distribuyen haces de partículas por todo el acelerador, debido al desgaste por el uso.

Más de 10.000 interconexiones eléctricas entre los imanes dipolares se han equipado con unas piezas de metal que serán la alternativa para que circule la corriente de 11.000 amperios, salvando la interconexión en caso de que haya un fallo.

Está previsto que la máquina funcione a un voltaje más alto para producir rayos más enérgicos, por lo que ha sido equipada con nuevos sistemas electrónicos resistentes a la radiación, entre otras actuaciones.

Cuando el LHC esté activado, se harán haces de partículas para chocar en los cuatro puntos de interacción a 100 metros bajo tierra, alrededor del cual se sitúan los grandes detectores del CERN llamados ALICE, ATLAS, CMS y LHCb.

Bosón de Higgs: bosones y fermiones

Los experimentos del CERN revelan una "importante" propiedad del bosón de Higgs. Han demostrado que el bosón se descompone en otra partícula elemental. Además de desintegrarse en bosones, también lo hace en fermiones. Los experimentos continuarán en 2015 con la reapertura del colisionador de hadrones.

RTVE.es, 23.06.2014

El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha publicado en la revista Nature Physics nuevos resultados de una investigación que revelan una "importante" propiedad del bosón de Higgs. El bosón de Higgs es un tipo de partícula elemental que se cree tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa de todas las partículas del Universo. Los experimentos CMS y ATLAS (un detector en el Gran Colisionador de Hadrones) y ATLAS (otro detector), llevaron a observar una partícula subatómica en 2012 que tenía una masa de unos 125 GeV (gigaelectronvoltios).

La desintegración del bosón de Higgs: Los científicos basaron sus mediciones del bosón de Higgs -llamado así por los físicos que teorizaron sobre él desde 1964, Peter Higgs, François Englert y Robert Brout- en su desintegración en otros bosones, según ha indicado el CERN en un comunicado. Los físicos autores de la teoría asociaron el bosón de Higgs a un mecanismo (que pasó a llamarse mecanismo Brout-Englert-Higgs, BEH) que representa los diversos alcances de las dos tipos de partículas elementales de la naturaleza, es decir, los bosones y los fermiones. El mecanismo BEH se postulaba para ser el generador de las masas de todas las partículas elementales. Para probar esta idea, los investigadores del CERN tenían que medir la descomposición directa del bosón de Higgs en ​​todo tipo de partículas.

El bosón de Higgs se desintegra en quarks y leptones: Del estudio en el CMS ha resultado que el bosón de Higgs se desintegra en quarks y leptones (dos tipos de fermiones fundamentales). Según los investigadores: "La combinación de estos dos canales deriva en una fuerte evidencia de la unión directa del bosón de Higgs de 125 GeV con subtipos de fermiones". Por otra parte, el artículo de Nature Physics indica que tienen un nivel de certeza del descubrimiento de 3,8 sigma, cuando se esperaba un 4,4 (en física de partículas el nivel de certeza estándar es cinco).

Confirmación de una hipótesis del Modelo Estándar de Física de Partículas: Según afirma el CERN, estas mediciones son "pruebas fehacientes de que el bosón de Higgs se desintegra directamente a los fermiones a una tasa coherente con la predicha por el Modelo Estándar de Física de Partículas" -una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia-. "Con nuestros análisis en marcha, estamos empezando a comprender el mecanismo BEH en profundidad", ha comentado el portavoz de CMS, Tiziano Camporesi. "Hasta el momento, se está comportando exactamente como predice la teoría", ha manifestado. "Estos resultados muestran el poder de los detectores, que nos permiten precisar la física de Higgs", ha indicado el portavoz de ATLAS, Dave Charlton, quien ha señalado: "Estamos cerca de alcanzar el máximo análisis posible de [la teoría de] Higgs con estos primeros datos, y estamos esperando nuevos datos cuando se reinicia el LHC en 2015". Por el momento, los resultados de esta investigación se anunciarán en la 37ª Conferencia Internacional de Física de Altas Energías que acoge Valencia del 3 al 9 de julio.

Reactivación del Gran Colisionador de Hadrones: El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más poderoso construido hasta ahora, se ha sometido a tareas de mantenimiento y mejora en los últimos 18 meses. Ahora está previsto que se reinicie a principios de 2015 y que se encuentre activo durante tres años, según ha informado el CERN en otro comunicado. Para esta nueva etapa está previsto que el acelerador de partículas ubicado en Suiza incremente la energía generada en las colisiones, de los 8 teraelectronvoltios de la fase anterior a 13 o 14 en 2015, mejorando además su luminosidad, que es proporcional a la densidad de protones que colisionan, cada vez que se cruzan los haces.

Premio Príncipe de Asturias 2013

VICKY BOLAÑOS 29.05.2013 - 11:52hEl hallazgo les ha valido a los físicos Peter Higgs(Reino Unido) y François Englert (Bélgica) junto alCERN ganar el Premio Príncipe de Asturias de Investigación científica y Técnica 2013.

El 4 de julio de 2012 un equipo de científicos del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) anunció el descubrimiento de una partícula subatómica que podría ser el bosón de Higgs, una partícula considerada clave para la comprensión del Universo y que empezó a perseguirse en 1964. 
Los experimentos llevados a cabo en el CERN, CMS (un detector en el Gran Colisionador de Hadrones, el LHC) y ATLAS (otro de los experimentos que trabaja en la búsqueda del bosón de Higgs), condujeron a observar una nueva partícula en la región de masa de alrededor de 126 GeV (126 veces más pesado que el protón).

Esta partícula era compatible con el bosón de Higgs, una partícula elemental de la naturaleza propuesta en el Modelo Estándar de Física de Partículas -una teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia-. 

El resultado obtenido en julio del pasado año fue "preliminar", ya que aún tenían que medirse las propiedades del bosón para estar seguros.

Según explica el CERN, el bosón vive muy poco antes de desintegrarse en "partículas ligeras y estables" que revelan sus propiedades. El modelo estándar predice predice la frecuencia y modo de desintegración del bosón.

En marzo de 2013 el CERN presentó nuevos resultados preliminares sobre la partícula encontrada en 2012. Los investigadores encontraron que la nueva partícula se parece cada vez más a un bosón de Higgs, ya que está asociada al mecanismo que da masa a partículas elementales. 

Sin embargo, sigue sin resolverse si es el bosón de Higgs del Modelo Estándar o una partícula más ligera de diversos bosones a los que apuntaban algunas teorías que van más allá del Modelo Estándar.

Buscando el bosón durante décadas

En 1964, el físico británico Peter Higgs (1929) envió un artículo corto a una revista académica del CERN que contenía una innovadora teoría, pero que finalmente no se publicó. En ella proponía la existencia de una partícula que podría explicar cómo surgió el Universo hace 13,7 millones de años a través del Big Bang. Sin embargo, sus ideas cayeron en saco roto durante muchos años.

Por su parte, los físicos François Englert y Robert Brout (fallecido en 2011) formularon ese mismo año, al mismo tiempo y de manera independiente, la existencia de la partícula subatómica en el origen de la masa de otras partículas.

En la década de los 70, señala el CERN, los físicos observaron estrechos vínculos entre dos de las cuatro fuerzas fundamentales, la fuerza débil y la fuerza electromagnética. Ambas fuerzas puedes describirse en la misma teoría, que constituye la base del modelo estándar.

Esta 'unificación' implica que la electricidad, el magnetismo, la luz y algunos tipos de radiactividad son manifestaciones de una única fuerza subyacente conocida como 'fuerza electrodébil'.

Las ecuaciones básicas de la teoría unificada describen correctamente la fuerza electrodébil y la fuerza que lleva asociada de transporte de partículas, concretamente elfotón y los bosones W y Z, excepto un problema importante asociado. 

Estas partículas emergen sin una masa en el caso de los fotones, mientras que los bosones W y Z tienen casi 100 veces más masa que un protón. Los teóricos Robert Brout, François Englert y Peter Higgs hicieron una propuesta que consistía enresolver este problema. 

Lo que se conoce como mecanismo Brout-Englert-Higgs da lugar a una masa W y Z cuando interactúan con un campo invisible, que ahora se llama el 'campo de Higgs', que impregna el universo.

Justo después del Big Bang, el campo de Higgs era cero, según el Universo se fue enfriando, la temperatura cayó por debajo de un valor crítico. El campo creció espontáneamente y cualquier partícula que interactuaba con él adquirió una masa. 

Cuanto más interactúa una partícula con este campo, más pesado se torna. Partículas como los fotones, que no interactúan con él, resultan no tener masa. Al igual que todos los campos fundamentales, el campo de Higgs tiene una partícula asociada, el bosón de Higgs, que es la manifestación visible del campo de Higgs, como podría ser una ola en la superficie del mar.

43 candidatos al premio

Los responsables del descubrimiento del que podría ser el bosón de Higgs han sidoseleccionados de entre 43 candidaturas. El de Investigación Científica y Técnica es el cuarto premio que se falla en Oviedo, de los ocho que convoca anualmente la Fundación Príncipe de Asturias. 

Las 43 candidaturas que optaban al premio procedían de Alemania, Argentina, Bélgica, Canadá, Costa Rica, Estados Unidos, Hungría, Israel, Italia, Países Bajos, Pakistán, Reino Unido, Suecia, Suiza y España.

El jurado ha acordado por unanimidad conceder el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica 2013 a Peter Higgs, François Englert y al CERN por considerar que el "descubrimiento del bosón de Higgs constituye un ejemplo emblemático de cómo Europa ha liderado un esfuerzo colectivo para resolver uno de los enigmas más profundos de la Física".

El bosón de Higgs: la partícula

El CERN halla una nueva partícula que podría ser el bosón de Higgs

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Gráfico que muestra la colisión de partículas. | Afp

Miguel G. Corral | Agencias | Ginebra | Madrid

Actualizado miércoles 04/07/2012 10:26 horas

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La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) acaba de escribir un nuevo capítulo importante en la historia de la Física, al descubrir una nueva partícula subatómica que podría ser el bosón de Higgs, conocida popularmente como la 'partícula Dios', crucial en la formación del Universo.

"Puedo confirmar que se ha descubierto una partícula que es consistente con la teoría del bosón de Higgs", dijo John Womersley, director ejecutivo del Consejo de Tecnología y Ciencia del Reino Unido, en un evento en Londres.

Joe Incandela, portavoz de uno de los dos equipos que trabajan en la búsqueda de la partícula de Higgs dijo que "se trata de un resultado preliminar, pero creemos que es muy fuerte y muy sólido".

Las palabras de Incandela se producen en la Conferencia Internacional de Física de Altas Energías (ICHEP 2012), en donde está exponiendo los resultados obtenidos por los experimentos ATLAS y CMS del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en 2012. El director del CERN, Ralf Heuer, ha comenzado la conferencia nervioso y ha afirmado que "hoy es un día muy especial en todos los sentidos".

Tras terminar su presentación, el estruendoso aplauso en el auditorio del CERN en Ginebra no cesaba a pesar de que el investigador trataba de pedir la palabra para agradecer a toda la organización la colaboración y el ambiente científico donde ha podido desarrollar su investigación.

Muy cerca del objetivo

Sus datos no son tan concluyentes como para poder decir que han encontrado la 'particula de Dios', pero están realmente cerca de alcanzar ese objetivo. "Hemos encontrado un nuevo bosón con una masa de 125,3 +- 0,6 gigaelectrónvoltios, con un grado de consistencia de 4,9 sigma. Estamos de acuerdo con el modelo estándar en un 95%, pero necesitamos más datos", explicó Icandela.

"Observamos en nuestros datos claros signos de una nueva partícula, con un nivel de confianza estadística de 5 sigma (superior al 99,99994%), en la región de masas de alrededor de 126 GeV. El excepcional funcionamiento del LHC y ATLAS, y los enormes esfuerzos de mucha gente, nos han llevado a esta emocionante etapa", asegura la portavoz del experimento ATLAS, Fabiola Gianotti, "pero se necesita un poco más de tiempo para preparar estos resultados para su publicación".

El portavoz del experimento CMS, Joe Incandela, explica: "Los resultados son preliminares, pero la señal de 5 sigma alrededor de 125 GeV que estamos viendo es dramática. Es realmente una nueva partícula. Sabemos que debe ser un bosón y es el bosón más pesado jamás encontrado". Para Incandela, "las implicaciones son muy significativas y es precisamente por esta razón por lo que es preciso ser extremadamente diligentes en todos los estudios y comprobaciones".

Gran expectación

El pasado mes de diciembre ya se habló de un posible anuncio del CERN. En aquella ocasión los expertos señalaron que se "había cerrado el cerco" en torno a la partícula, por lo que ya estaban más cerca de encontrarla.

El encuentro de Melbourne es la segunda vez en seis meses que los experimentos del LHC van a aportar resultados, de ahí que hallan aumentado los rumores de que está cerca un anuncio importante.

Además, el director general del CERN, Rolf Heuer, señaló, la semana pasada, que ya podría haber datos "suficientes" para hallar el Bosón de Higgs. En un artículo en 'The Bulletin', Heuer ha indicado que "hallar el Bosón de Higgs es una posibilidad real y que, a menos de dos semanas para que se celebre la conferencia ICHEP, la noticias de los experimentos se esperado ansiosamente".

A pesar de estas palabras, Heua ha pedido a la comunidad científica que tenga "un poco más de paciencia". En este sentido, ha recordado que aunque ATLAS o CMS muestren datos el próximo 4 de julio que supongan el descubrimiento de la partícula "siempre se necesita tiempo para saber si es el Bosón de Higgs buscado durante mucho tiempo -el último ingrediente que falta en el Modelo Estándar de física de partículas- o si se trata de una forma más exótica de esta partícula de que podría abrir la puerta a una nueva física".

Nivel de certeza

Los físicos de partículas mantienen un consenso general acerca de lo que se puede considerar un 'descubrimiento': un nivel de certeza de 5 sigmas. La cantidad de sigmas mide la improbabilidad de obtener un resultado experimental fruto de la suerte en lugar de provenir de un efecto real.

Se suele poner como ejemplo el lanzamiento de una moneda al aire y ver cuántas veces sale cara. Por ejemplo, 3 sigmas representarían una desviación de la media equivalente a obtener ocho caras en ocho lanzamientos seguidos. Y 5 sigmas, 20 caras en 20 lanzamientos.

La toma de datos para la ICHEP 2012 concluyó el lunes 18 de junio después de un "exitoso primer periodo" de funcionamiento del LHC durante este año, según ha explicado del CERN. Precisamente, Heuer ha señalado que es el "impresionante trabajo" que ha tenido el LHC en 2012 lo que "ha elevado las expectativas de cara a un descubrimiento".

El equipo de expertos que trabaja para la organización en Ginebra ha diseñado la actividad del LHC para el primer periodo de 2012 de manera que obtuviera la máxima cantidad de datos posibles antes de que se celebrara el ICHEP. De hecho, se han obtenido más datos entre abril y junio de este año que en todo 2011. "La estrategia ha sido un éxito", ha indicado el director general del CERN.

Deuterón: una nueva partícula

Una partícula puede resolver uno de los grandes misterios de la física

Después de los neutrinos llega el deuterón: 

un físico dice que puede explicar el desequilibrio 

entre la materia y la antimateria en el Universo

ABC.ES / MADRID

Día 13/10/2011 - 14.32h

ARCHIVO

¿Pueden todas las bolas reunirse en el triángulo?
Es una cuestión de reversión temporal relacionada.

La noticia de que unas partículas llamadas neutrinos pueden ser 

más rápidas que la luz ha convulsionado recientemente el mundo 
de la física. No es la única idea nueva. Bira van Kolck, un físico teórico 
de la Universidad de Arizona, se agarra a otra partícula para plantear 
una nueva hipótesis que, de confirmarse, también haría pedazos el 
modelo estándar de la física, las leyes del mundo que conocemos hasta 
ahora. Los experimentos de Van Kolck señalan que un simple núcleo 
atómico, el deuterón, está relacionado con el misterioso fenómeno de 
la reversión temporal -¿puede el tiempo ir hacia atrás en un nivel 
cuántico?- y puede conducir a la explicación de uno de los mayores 
enigmas del Universo: el desequilibrio entre la materia y la antimateria. 
El estudio aparece publicado en Physical Review Letters.

La mayor parte de lo que los físicos saben sobre el Universo puede ser 
descrito en lo que se llama el modelo estándar de la física de partículas. 
Desarrollado por el premio Nobel Steven Weinberg, ex director de tesis 
de Van Klock, este modelo lo contempla todo, desde las leyes de Newton 
hasta el comportamiento de las partículas subatómicas, lo que se conoce 
como mecánica cuántica. «Sin embargo, hay un problema que el modelo 
estándar no explica», apunta Van Klock.

Y es que según las teorías actuales, por cada partícula de materia que 
existe en el Universo tiene que haber otra de antimateria, con igual 
masa pero con carga eléctrica opuesta. El problema es que cuando 
materia y antimateria entran en contacto, se aniquilan mutuamente. 
Lo cual da lugar a uno de los mayores misterios de la física moderna: 
si durante el Big Bang se generó igual cantidad de materia que de 
antimateria, ¿por qué el Universo parece estar hecho por completo 
de materia ordinaria? ¿Dónde está la antimateria que falta?

Un juego de billar

La explicación, según el científico, puede estar relacionada con 
la violación de un raro fenómeno conocido como reversión temporal.
¿Qué significa exactamente? Van Kolck lo compara con un juego de 
billar. «Supongamos que usted golpea dos bolas una contra otra en 
la mesa. Supongamos que filma la escena, y la reproduce hacia delante 
y al revés. Si no dice nada a la persona que lo está viendo, ésta no sería 
capaz de decir que versión es correcta y cuál está al revés», explica.

Como en la película, el tiempo puede retroceder en las ecuaciones 

nuestro mundo y las ecuaciones todavía cuadran. Por ejemplo, la 

máxima velocidad de nuestro coche son los kilómetros que puede 

recorrer por hora o, para un físico, la distancia dividida por el tiempo. 

Si el tiempo se pone al revés, de manera que se convierte en un número 

negativo, la ecuación todavía funciona porque las magnitudes de la 

velocidad y la distancia permanecen iguales que los científicos que 

describen.  Pero el sentido común nos dice que el tiempo solo va en 

un sentido. Las personas envejecen, no se vuelven más jóvenes. 

«Continuemos con nuestro ejemplo de las bolas de billar -dice 

Van Kolck-, cuando empiezas el juego hay un triángulo de bolas 

en el medio, y alguien dispara una bola al conjunto provocando 

que todas las bolas se dispersen. Si reproducimos la película al 

revés, la mayoría de la gente dirá que no es realista, porque sería 

muy raro todas las bolas colisionaran a la vez formando un triángulo».

«La razón por la que percibimos una dirección preferida tiene que ver 
con el hecho de que es mucho más fácil ir de un estado inicial simple 
que de uno muy complicado», dice Van Kolck. Por lo que el tiempo 
puede ser invertido en las ecuaciones de la física sin afectar al resultado, 
pero los efectos de la inversión del tiempo permanecen imperceptibles 
en nuestra vida cotidiana.

Violación de la simetría

«Hasta la década de 1960, lo físicos pensaban que las leyes de la física 
no cambiaban si el tiempo iba hacia atrás, pero luego se descubrió que 
hay algunos fenómenos en las partículas subatómicas donde parece 
que hay una pequeña violación de esta simetría», recuerda el científico. 
En otras palabras, la versión al revés de la película de las bolas de billar 
sería un poco diferente a la versión hacia delante. No ocurre al mismo 
ritmo. Este fenómeno se conoce como violación de la reversión.

De esta forma, ya no existe el equilibrio y, por ejemplo, el coche no va 
tan rápido si la escena sucede retrocediendo hacia el pasado. Este 
desequilibrio es el que los físicos creen que puede explicar la cantidad 
desigual de la materia y la antimateria en el Universo. Pero Klock cree 
que esa explicación no es suficiente. Aquí es donde recurre al deuterón, 
un núcleo atómico sencillo. Su simplicidad lo convierte en uno de los 
mejores objetos de experimentación en física nuclear. Una propiedad 
de esta partícula, que posee una extraña característica que viola la 
simetría temporal, es la clave. El científico y su equipo han encontrado 
mecanismos de la violación de esta simetría que se corresponden con 
diferentes medidas de momentos magnéticos del deuterón.

Los experimentos con el deuterón probarían las mismas escalas de 
energía que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN y 

 podría llevar a descubrir una física completamente diferente.