Foto da linha de feixe de LHC
Malabarismo campos magnéticos para colidir prótons e levar
Físicos no Grande Colisor de Hadron Collider (LHC) estão analisando os resultados de sua primeira tentativa de prótons colidirem e íons de chumbo. Futuras tentativas de próton-lead colisões são esperados durante as próximas semanas. Se esses testes forem bem sucedidos, um programa full-blown experimental poderia funcionar em 2012.
Desde o laboratório de Genebra começou experimentos com o LHC em 2009, tem sido principalmente usado para enviar dois feixes de prótons em direções opostas em torno do acelerador de 27 km, com a esperança de spotting, entre outras coisas, o bóson de Higgs nas colisões resultantes. Dois feixes de íons de chumbo foram também bateu em outro, a fim de recriar a matéria quente e denso, conhecido como plasma quark-glúon, que estava presente no início do universo.
Mas para entender completamente os resultados de tais colisões, os físicos precisam conhecer as propriedades dos íons de chumbo antes de colidir. Ou seja, o seu "estado frio", antes de grandes quantidades de calor são liberados pelas colisões. Uma maneira de fazer isso, de acordo com Urs Wiedemann no CERN, é a colidir prótons com íons de chumbo.

Distribuição Parton

O problema no momento é que o nosso conhecimento do "funções de distribuição parton" para íons de alta energia chumbo não é bom o suficiente para compreender os resultados das colisões chumbo-chumbo no LHC. Partons são os quarks e glúons que formam hadrons, tais como prótons e nêutrons - e, portanto, o núcleo de chumbo. A baixas energias hadrons pode ser pensado como contendo apenas três quarks de valência que interagem através de glúons. No entanto, no energias encontradas no LHC, hádrons compreendem um grande número de partons adicionais que podem afetar significativamente como colisões ocorrem. Este "mar" de partons é descrito por uma função de distribuição, que não pode ser calculado com o grau desejado de precisão - os físicos assim deve contar com medidas experimentais.
A vantagem de chumbo-próton colisões é que quando uma quebra de prótons em um núcleo de chumbo, não o calor do núcleo-se muito. A colisão, portanto, pode ser analisado para revelar detalhes importantes sobre as funções de distribuição parton dos íons de chumbo em seu estado frio.

Na mensagem

De acordo com Wiedemann, os físicos têm vindo a planear as colisões próton-liderança no LHC desde 2002 - bem antes de o colisor viu seus raios em primeiro lugar. Em relação aos testes, o primeiro dos quais ocorreu no fim de semana, Wiedemann dissephysicsworld.com que os cientistas do CERN estão apenas esperando uma "mensagem" sobre o quão difícil as colisões será conseguir. Se os testes forem bem sucedidos, ele acredita que um programa experimental poderia ser programada para o próximo ano.
Apesar de prótons lead-colisões têm sido planejadas para o LHC, produzi-los em grandes quantidades, o suficiente para estudar vai ser difícil. Isso porque o LHC foi projetado principalmente para colidir dois feixes de partículas idênticas. Como tal, os ímãs mesmo são usados ​​para controlar ambos os feixes. De acordo com Wiedemann, próton-lead colisões envolvem "um passo significativo em a complexidade de funcionamento do LHC" ea necessidade de "equilibrar" os campos magnéticos que mantêm as vigas no alvo.
Um feito semelhante foi alcançado no Relativistic Heavy-Ion Collider (RHIC) em Brookhaven National Laboratory, em os EUA, onde os íons de deutério e ouro foram os primeiros colidiu em 2003. No RHIC demorou quase um mês para obter as colisões instalado e funcionando para que experimentos útil poderia ser feito. Mais sessões de próton-lead colisões estão previstas no LHC nos próximos quatro semanas, embora a maior parte do tempo de feixe em novembro será dedicado a levar chumbo colisões.