El LHC arrancará en dos semanas más poderoso que nunca

Durante estos años el equipo del LHC ha llevado a cabo diversos trabajos de reemplazo y mejora. Concretamente, se han cambiado 18 de los 1.232 imanes dipolos superconductores que conducen las partículas por el acelerador debido al desgaste.

Además, se han reforzado más de 10.000 conexiones eléctricas entre imanes dipolos mediante shunts, piezas de metal que hacen de recorrido alternativo para la corriente de 11.000 amperios salvando la conexión si hay un fallo.

Los imanes superconductores del LHC tienen mejoras en el sistema de protección al apagado (quench protection system o QPS). Estos dispositivos conducen electricidad sin perder energía a la resistencia, con lo que pueden alcanzar grandes campos magnéticos. En un apagón, el imán vuelve a un estado de resistencia (deja de ser superconductor), perdiendo gran cantidad de energía. El sistema QPS del LHC sirve para disipar esta energía de forma controlada si detecta el desarrollo de un voltaje inusual en el imán.

Por su parte, la energía de las colisiones en el LHC en 2015 será de 13 teraelectronvoltios (TeV), o 6,5 por haz, comparada con los 8 TeV (4 por haz) en 2012. Una energía mayor permitirá a los científicos extender la búsqueda de nuevas partículas y comprobar teorías .

Como el ancho del haz de partículas se reduce con una energía mayor, los haces del LHC se concentrarán más en su punto de colisión, lo que supone más interacciones y colisiones para estudiar para los experimentos, según ha explicado el Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear de España (CPAN).

Del mismo modo, habrá menos protones por paquete: 1,2 x 1011 comparados con los 1,7 x 1011 de 2012. Cuando suceden decenas de colisiones a la vez es complicado para los sistemas de computación de los detectores distinguir qué partícula procede de cada colisión. Con menos protones en cada colisión se reducirá este problema (pileup). Sin embargo, los haces se separarán cada 25 nanosegundos en lugar de cada 50, ofreciendo así más partículas y colisiones.

Entre los cambios realizados también destaca una elevación del voltaje. Las cavidades de radiofrecuencia, que dan pequeños empujones de energía a las partículas cuando pasan, operarán con mayores voltajes para dar más energía a los haces.

Por otra parte, los dipolos magnéticos se deben mantener a baja temperatura para mantener su superconductividad. Se ha consolidado todo el sistema criogénico del LHC con un mantenimiento de los compresores de frío, así como una actualización de los sistemas de control y renovación de la planta de refrigerado.

Además, se ha realizado un mantenimiento y actualización de los sistemas eléctricos del LHC con más de 400.000 pruebas y la inclusión de sistemas más tolerantes a la radiación.

Mientras, el interior del tubo donde circulan los haces está vacío para que las partículas no choquen con otras en su camino. Pero los haces cargados pueden desprender electrones de la superficie del tubo, formando una nube de electrones que interfiere con el haz. Para atenuar este efecto, el interior del tubo se ha recubierto con un captador no evaporable (NEG), material que retiene los electrones. En algunos sitios, los solenoides se han envuelto alrededor del tubo de los haces para evitar que los electrones se desvíen de los lados.

Con estas novedades en el LHC, los científicos se plantean nuevas fronteras en la física. Entre sus objetivos se encuentra el hallazgo de partículas exóticas. Algunas teorías predicen que podría existir un grupo de partículas que no se puede detectar al no interactuar con la fuerza electromagnética. También buscarán tener suerte con la materia oscura. Una idea que se tiene sobre este fenómeno es que podría contener "partículas supersimétricas", compañeras a las del Modelo Estándar. El funcionamiento del LHC a alta energía podría ofrecer pistas para resolver este misterio.

Precisamente, en esta nueva etapa se busca resolver el misterio de la supersimetría, una extensión del Modelo Estándar que busca completar algunos huecos a los que no responde el primero. La supersimetría predice una partícula compañera para cada una de las partículas del Modelo Estándar.

Otro de los fines del nuevo colisionador es confirmar aquellas teorías que podría haber versiones más pesadas de las partículas estándar en otras dimensiones, que podrían encontrarse a las altas energías del Run 2 del LHC.

Los científicos buscarán también la antimateria y el plasma de quarks y gluones que, según las teorías, formaban la 'sopa' caliente que constituía en Universo después del Big Bang.