Plomo puro más caro que el oro para “cocinar” una sopa de quarks y gluones en el LHC del CERN

John Jowett (CERN) afirma que “todo el mundo bromea que en el LHC del CERN se aceleran iones de plomo en lugar de iones de oro, como en el RHIC del BNL, porque el plomo es más barato que el oro; pero nuestro plomo es mucho más caro porque es isotópicamente puro; cuesta un dólar por miligramo en lugar de los cinco céntimos que cuesta el miligramo de oro.” Los iones de plomo que circulan por el anillo del LHC son núcleos del isótopo 208 del plomo (contienen 82 protones y 126 neutrones); todos los electrones son eliminados durante la aceleración de estos iones pesados. Las colisiones de iones pesados en el LHC este año serán a media potencia por lo que solo serán 13 veces más energéticas que las que se producen en el RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider) del BNL (Brookhaven National Laboratory), en Nueva York, donde se colisionan iones de oro acelerados a una energía de 200 GeV por nucleón (el protón y el neutrón son nucleones). En el LHC colisionarán dos haces de iones a 1’38 TeV por nucleón cada uno, es decir, se alcanzarán los 2’76 TeV por nucleón en el c.m. Nos lo ha contado Katie Yurkewicz, “The skinny on the LHC’s heavy ions,” Symmetry Breaking, November 5, 2010.

Un trozo de plomo puro de 2 centímetros de largo y 500 miligramos de peso es calentado a 500 ºC para vaporizarlo en un pequeño número de átomos que se inyectan en el acelerador lineal llamado Linac3 donde pierden algunos electrones y se aceleran hasta una energía de 0’0045 GeV por nucleón. Luego pasan al anillo de iones de baja energía (LEIR por Low Energy Ion Ring) donde se acumulan y aceleran hasta alcanzar 0’072 GeV por nucleón. A partir de este momento, igual que los haces de protones, se inyectan en el sincrotrón de protones (PS por Proton Synchrotron) donde alcanzan una energía de 5’9 GeV por nucleón y en el super sincrotrón de protones (SPS por Super Proton Synchrotron) donde alcanzan los 177 GeV por nucleón. Finalmente, los dos haces de iones de plomo, ya sin electrones, pasan al anillo principal del LHC donde serán acelerados hasta 1’38 TeV (1380 GeV) por nucleón y serán colisionados en tres de los cuatro puntos de colisión, los que corresponden a los detectores ALICE, ATLAS y CMS. El objetivo para este año es colisionar haces de iones pesados con hasta 120 paquetes de iones de plomo, con 10 mil millones de iones en cada paquete. Estos números se pueden comparar con el récord para las colisiones de protones obtenido la semana pasada, 368 paquetes cada uno con 100 mil millones de protones. Los detectores ALICE, ATLAS y CMS podrán estudiar el estado de la materia llamado plasma de quarks y gluones a energías nunca antes alcanzadas desde la gran explosión.

PS: Vídeo de youtube sobre ALICE visto en “El LHC volverá a crear un “Big Bang”,” Menéame.