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El acelerador LHC de partículas será el cronómetro más rápido del mundo

Las colisiones de iones pesados en el acelerador de partículas LHC del CERN (Organización Europea de Investigación Nuclear) deberían ser capaces de producir los pulsos de luz más cortos que se hayan creado, un millón de veces más que lo actualmente disponible.

Esto ha sido demostrado mediante simulaciones por ordenador de la Universidad de Tecnología de Viena. Los pulsos son tan cortos que ni siquiera pueden ser medidos por el equipo tecnológico disponible actualmente. Ahora, un método ha sido propuesto para crear el cronómetro más preciso del mundo gracias a estos pulsos de luz, utilizando un detector que va a ser instalado en el CERN en 2018.

Los fenómenos que tienen lugar en escalas de tiempo muy cortas a menudo se investigan mediante pulsos láser ultracortos. Hoy en día, pueden conseguirse duraciones de pulso del orden de attosegundos. Sin embargo, estos registros podrían ser rotos pronto: "Los núcleos atómicos en colisionadores de partículas como el LHC en el CERN o en el RHIC puede crear pulsos de luz que son todavía un millón de veces menores", dice Andreas Ipp de la Universidad Tecnológica de Viena.

En el experimento ALICE del CERN, núcleos de plomo chocaron casi a la velocidad de la luz. Los restos de los núcleos dispersos se juntan con nuevas partículas creadas por el poder de un impacto de plasma formado por quarks y gluones, un estado que coloca a la materia tan caliente que incluso los protones y los neutrones se derriten. Sus bloques de construcción - quarks y gluones - puede moverse independientemente, sin estar sujetos entre sí. Este plasma de quark-gluón sólo existe para varios yoctosegundos (10 ^ -24 segundos).

Desde el plasma de quark-gluón (representado en la imagen) creado en un acelerador de partículas, los pulsos de luz que pueden ser emitidos contienen información valiosa sobre el plasma. Sin embargo, las técnicas convencionales de medición son demasiado lentas para resolver este parpadeo en una escala de tiempo de yoctosegundos. "Por eso hacemos uso del efecto Hanbury Brown-Twiss, una idea que se desarrolló originalmente para las mediciones astronómicas", dice Andreas Ipp.

En un experimento Hanbury Brown-Twiss, se estudian las correlaciones entre dos detectores de luz diferentes. De esta manera, el diámetro de una estrella se puede calcular con mucha precisión. "En lugar de estudiar las distancias espaciales, el efecto puede muy bien ser utilizado para medir intervalos de tiempo", dice Andreas Ipp.

Los cálculos que hizo junto con Peter Somkuti mostraron que los pulsos del plasma de quark-gluón en yoctosegundos pueden ser resueltas por un experimento Hanbury Brown-Twiss. "Sería difícil de hacer, pero sin duda sería alcanzable", dice Ipp. Este experimento no requeriría costosos detectores adicionales, y se podrían hacer con el "calorímetro avanzado", que se supone debe ser equipado en el CERN en 2018. De esta manera, el experimento ALICE podría convertirse cronómetro más preciso del mundo.

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