Las primeras colisiones en el LHC del CERN en 2011

Esta mañana, 3 de marzo, en la reunión de las 8:30 horas, se anunció que las primeras colisiones protón-protón a 7 TeV c.m. en el LHC del CERN para este año se han planificado para esta noche a las 00:00 horas del día 4 de marzo (espero que mañana pueda confirmaros que así ha sido). La luminosidad (número de colisiones por segundo) será muy baja, pero es bueno saber que el LHC está en modo colisiones de nuevo. Más información técnica en “LHC 2011 – latest news,” Thursday 3rd March, 2011.

PS: Según Philip Gibbs, “First collisions at LHC for 2011,” viXra log, March 3, 2011, las primeras colisiones fueron durante la medianoche entre el 3 y el 4 de marzo. Estas primeras colisiones son sólo pruebas del funcionamiento de la máquina tras los pequeños arreglos realizados durante las fechas navideñas. Las primeras colisiones “en serio” (para acumular datos y realizar “física de verdad”) empezarán a mediados de abril, con una luminosidad que irá creciendo conforme avance el año.

El LHC del CERN excluye un nuevo bosón vectorial W con una masa inferior a 1’58 TeV/c²

Muchas extensiones del modelo estándar de las partículas elementales predicen la existencia de nuevos bosones vectoriales intermedios, “primos” de los bosones W y Z que median la interacción electrodébil. El análisis de las colisiones protón-protón observadas en el experimento CMS del LHC en el CERN a 7 TeV en el centro de masas obtenidas durante 2010 permite excluir un nuevo bosón vectorial W, llamado W′ (W-prima), con una masa inferior a 1’58 TeV/c² al 95% C.L. (en concreto, los canales de desintegración W′→μν (en un muón y un neutrino) y W′→eν (en un electrón y un neutrino) excluyen masas inferiores a 1’40 TeV/c² y a 1’36 TeV/c², respectivamente). Este resultado mejora el obtenido combinando las colisiones protón-antiprotón observadas en los experimentos CDF y DZero del Tevatrón en el Fermilab, Chicago, que excluyó las masas del W’ inferiores a 1’1 TeV/c² al 95% C.L. Un gran resultado teniendo en cuenta que sólo se han estudiado 36 inversos de picobarn de colisiones, una minucia comparada con los más de 7 inversos de femtobarn de colisiones estudiados en el Tevatrón. Los detalles técnicos en The CMS Collaboration, “Search for a W’ boson decaying to a muon and a neutrino in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV,” ArXiv, 28 Feb 2011 [CMS-EXO-10-015]. Más información en este blog en “Los límites inferiores para la masa de los bosones vectoriales Z’ y W’ en el Tevatrón y en el LHC,” 10 enero 2011.

Simulaciones por ordenador descubren la causa de la disminución de manchas solares en el último ciclo solar

El número de manchas solares observadas en la superficie del Sol varía de forma periódica, pasando por máximos y mínimos sucesivos. Tras el último ciclo solar, el 23, el Sol entró en un mínimo prolongado caracterizado por un campo polar magnético muy débil y gran número de días sin manchas solares. Las manchas solares son regiones fuertemente magnetizadas generadas por un mecanismo de dinamo que recrea campos magnéticos polares a través de los flujos de plasma hacia la superficie solar. Nandy et al. han desarrollado simulaciones por ordenador que demuestran que un flujo meridional rápido en la primera mitad de un ciclo, seguido por un flujo más lento en la segunda mitad, reproduce las características del mínimo de manchas solares en el ciclo 23, llegando a la conclusión de que los mínimos muy profundos están asociados con campos polares débiles. El artículo técnico es Dibyendu Nandy, Andrés Muñoz-Jaramillo, Petrus C. H. Martens, “The unusual minimum of sunspot cycle 23 caused by meridional plasma flow variations,” Nature 471: 80–82, 03 March 2011. Más información divulgativa en español en Jesús Cobas, “Resuelto el misterioso caso de la disminución de manchas solares,” Jesús Cobas, 02 marzo 2011, que ha traducido a Charles Q. Choi, “Mysterious Case of Missing Sunspots Solved,” SPACE.com, 02 March 2011. Y también en

Las observaciones telescópicas pioneras de Galileo Galilei y de Christopher Scheiner en el siglo XVII iniciaron la observación y contaje de las manchas solares. Unos 400 años de de observación han mostrado que sólo en el período 1645-1715 dC, conocido como el mínimo de Maunder, cuando casi no se observaron manchas solares, la serie temporal de las manchas solares muestra una variación cíclica pasando por épocas sucesivas de máxima y mínima actividad. El nuevo artículo ha desarrollado un nuevo modelo de la dinámica solar que resuelve las ecuaciones de evolución para las componentes toroidal y poloidal del campo magnético solar (escritas en la figura) con las que han estudiado más de 210 ciclos solares correspondientes a 1.860 años. Estas simulaciones estudian el efecto del cambio de los flujos meridionales mediante la introducción de fluctuaciones en el flujo meridional.

En la gráfica inferior izquierda de la figura, vn es la velocidad del flujo durante el mínimo de manchas solares del ciclo n, vn−1 es la velocidad durante la parte más temprana del ciclo, donde el númeor de manchas está creciendo, y vn−vn−1 denota el cambio en la velocidad de flujo entre las partes del ciclo donde el número de manchas cae y crece durante un ciclo. Los autores han observado una buena correlación entre la fuerza del campo polar y la diferencia vn−vn−1 con un coeficiente de correlación r = 0’87 con probabilidad P = 99’99%. La conclusión es que un cambio del flujo meridional interno de rápido a lento resulta en mínimos solares profundos. Los resultados del modelo son robustos con respecto a cambios razonables en la parámetros del sistema.

Estos resultados obtenidos gracias a simulaciones por ordenador deberán ser confirmados por los experimentos. Los autores esperan que el Observatorio de Dinámica Solar (SDO) de la NASA proporcionará datos más precisos sobre la estructura de los flujos de plasma en el interior del Sol que podrán confirmar y/o complementar los resultados de sus simulaciones.