Los planes para construir un Gran Colisionador de Hadrones aún más grande
En marzo de 2010 dieron comienzo las colisiones de protones en el LHC a una energía sin precedentes de ocho teraelectronvoltios, cuatro veces mayor que el Tevatron, en los Estados Unidos. Tras un año y medio en funcionamiento, en julio de 2012, se descubrió por fin el bosón de Higgs, la piedra angular del Modelo Estándar de la física de partículas. Para ampliar aún más su potencial de descubrimiento, el LHC necesita una reforma a gran escala. El proyecto financiado con fondos de la Unión Europea HILUMI LHC (FP7 high luminosity Large Hadron Collider design study) tiene como meta lograr un acelerador de partículas de tal potencia que permita observar procesos raros. Una tasa de colisión de partículas superior requiere de tecnologías innovadoras basadas en la superconductividad, por ejemplo imanes de alto campo, guías y partículas de enfoque, energías ultrarrelativistas y cavidades de radiofrecuencias para la rotación del haz, y también una nueva generación de colimadores de baja impedancia. El equipo del proyecto HILUMI LHC realizó los preparativos necesarios para multiplicar por hasta diez la luminosidad del LHC con respecto al valor de su diseño original. Científicos e ingenieros de quince instituciones europeas y de institutos de Rusia, Japón y Estados Unidos colaboraron para lograrlo. Los socios del proyecto establecieron los parámetros del haz necesarios para alcanzar la luminosidad deseada y definieron las especificaciones magnéticas de alto campo. Eligieron parámetros importantes de la retícula de imanes, como sus dimensiones, los gradientes de campo operativos y la tecnología de imanes más adecuada. Es importante destacar que emprendieron el diseño técnico de los imanes y también de cavidades de radiofrecuencias. Se lograron avances significativos en el diseño de los imanes de alto campo que utilizan tecnología Nb3Sn (11-12 teslas, es decir, un 40 % más que los campos del LHC), cavidades superconductoras compactas que generan campos eléctricos de desviación, así como criogenia con helio superfluido para refrigeración. También se lograron varios hitos conducentes a completar las actualizaciones de los planos de la región de interacción. Se crearon herramientas matemáticas dedicadas a técnicas avanzadas de limpieza y protección de los haces entrantes y la colimación de los residuos físicos. Se efectuaron simulaciones de la pérdida del haz y la deposición de energía para definir los requisitos de colimación y determinar el impacto de los nuevos materiales en el sistema de colimación. Los materiales que muestran las características más prometedoras fueron el cobre-diamante y los compuestos de grafito y carburo de molibdeno. El LHC ya genera los haces más luminosos de todos los aceleradores de protones del mundo. Sin embargo, una actualización profunda asegurará su posición como líder mundial en la física de alta energía hasta 2040. HILUMI LHC aprovechó la pericia de científicos de todo el mundo para mantener el atractivo del Espacio Europeo de Investigación atractivo para la comunidad científica.
Palabras clave
LHC, Estrategia Europea de Física de Partículas, bosón de Higgs, HILUMI LHC, tasa de colisión de partículas, imanes de alto campo
