LHC, el mayor experimento de la historia

1. Describe cómo funciona un acelerador de partículas, y por qué puede ayudarnos a entender el origen del universo. 

El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Usa el túnel de 27 km de circunferencia, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar (teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas entre partículas elementales que componen toda la materia). Su cometido es colisionar protones de dos haces puestos. Así se intenta recrear lo sucedido instantes despues del Big Bang, para ayudarnos a comprender el origen del universo.
El LHC es el último eslabón del complejo de aceleradores del CERN (Organización Europea de Investigación Nuclear). Consiste en un anillo de 27 km de circunferencia formado por imanes supraconductores y por estructuras aceleradoras que aumentan la energía de las partículas que circulan por él. En el interior del acelerador, dos grupos de partículas circulan a energías muy altas y a una velocidad cercana a la de la luz antes de entrar en colisión unas con otras. Los haces circulan situados bajo un vacío de alto nivel. Son guiados a lo largo del anillo del acelerador por un potente campo magnético, generado por electroimanes supraconductores. Estos últimos se componen de bobinas de un cable eléctrico especial que funciona conduciendo la electricidad sin resistencia ni pérdida de energía, Para lo que se necesita que los imanes esten a una temperatura de  -271ºC. 


Para dirigir los haces a lo largo del acelerador se utilizan millares de imanes de tipos y de dimensiones diferentes. Entre ellos los imanes principales, entre los que se encuentran 1234 imanes bipolares de 15 metros de longitud utilizados para curvar la trayectoria de lo shaces, y 392 imanes cuadripolares de 5 a 7 metros de longitud que concentran los haces. Justo antes de la colisión, se utiliza otro tipo de imán para "pegar" las partículas unas a otras, con el fin de aumentar las probabilidades de colisión. Esas partículas son tan minúsculas que hacerlas entrar en colisión equivale a lanzar dos agujas, una contra otra, desde una distancia de 10 km. 


Todos los sistemas de control del acelerador y de su infraestructura técnica están agrupados en el Centro de Control del CERN. Desde allí se activarán las colisiones de los haces en el centro de los detectores de partículas. 
Aqui dejo una interesante presentación con animaciones sobre el LHC



2. Busca al menos tres noticias publicadas en la prensa durante el último año sobre el colisionador de hadrones de Ginebra, y toma nota del titular, fecha y periódico donde la hayas encontrado.

CERN quiere aumentar luminosidad de acelerador 16 de Noviembre de 2011
GINEBRA. El Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) inauguró oficialmente los estudios para poder incrementar la luminosidad de su Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en 2020.
Fuente: Diario ABC


Los dos próximos años serán clave para el Gran Colisionador de Hadrones  Lunes, 21 de febrero de 2011
Físicos en el Gran Colisionador de Hadrones, en Ginebra, dijeron que los dos próximos años podrían ser decisivos en su intento por descubrir los misterios de la formación del Universo.
Fuentes: Diario BBC


Nuevas noticias sobre la guerra de la materia 16/11/2011
El LHC aporta datos que pueden explicar el fenómenode "violación" que permitió la aparición del universo tras el Big Bang
Fuente: Diario Púlico

3. Haz una pequeña presentación en power point en el que indiques: descripción breve del CERN, significado de las siglas de LHC, función y localización de cada uno de los detectores del LHC, y toda aquella información que te resulte más interesante.

Presentación enviada por gmail.

Nuestro lugar en el universo

1. ¿Cómo se denomina al instante inicial de formación del universo? ¿Hace cuánto tiempo ocurrió?

Se denomina Big Bang, y ocurrió hace 13.700 millones de años.




2. ¿Cuándo y cómo se formo la luz en el Universo?
Después del Big Bang, paulatinamente el universo se estaba enfriando y se formaron las particulas que conocemos hoy día, como los preotones y electrones, pero estaban calientes y separadas, lo que producía que nuestro universo fuera opaco. No fue hasta 300.000 años después de la gran explosión cuando estos juntan y se recombinan dejando paso a los fotones.




3. ¿Con qué revolución ocurrida en 1543 empezó la Astronomía moderna? ¿Cuáles fueron las consecuencias e implicaciones sociales de dicha teoría?

Teoría heliocéntrica

El 1543 fue el año en el que se publicó el libro de Copérnico en el que explicaba las matemáticas necesarias para predecir la posición de los planetas suponiendo que la Tierra giraba alrededor del Sol, junto con Mercurio, Venus, Marte, Júpiter y Saturno.




4. ¿De qué fenómeno astronómico se dio cuenta Hubble en 1929?
De la expansión del universo. Descubrió que las galaxias se estaban alejando unas de otras y con respecto a nosotros a una velocidad proporcional a la distancia que hay entre ellas.




5. ¿Cuál es el eco del Big Bang? ¿Cómo se ha medido?
La radiación cosmica de microondas, analizadas actualmente por el satélite europeo PLANCK y el americano WMAP.

6. ¿Por qué se dice que somos polvo de estrellas? ¿Cuál es el origen de los elementos químicos que hay en la Tierra? ¿Cómo es la evolución de una estrella?

En las primeras generaciones de estrellas no existian elementos como el carbono, el fósforo o el nitrogeno, de lo que se deduce que estos se formaron en ellas, y que la explotar, enriquecieron el gas en el espacio que las rodeaba, por lo que nosostros y la Tierra nos formamos a partir de gas que ya ha estado en estrellas.


Las estrellas se forman a partir de nubes de polvo y gases que se comprimen gracias a la acción de la gravedad, lo que va produciendo un aumento de la temperatura y da lugar a una serie de reacciones, en las que los átomos ligeros que componen las estrellas forman otros más pesados. Terminada su evolución, las estrellas mueren y deiuelven el material que formaron durante tamtos años al espacio interestelar.

Disminución de la luz de una estrella al pasar por delante un planta

7. ¿Qué son los exoplanetas? ¿Cómo y cuándo se ha descubierto?

Los exolpanetas son aquellos planetas que se localizan fuera de nuestro sistema solar. El primero de ellos fue decubierto en 1995, cuando los astronomos percibieron una disminución en el brillo de una estrella lo que indicaba que un cuerpo estaba interceptando parcialmente la trayectoria de la luz emitida por esta, lo que les permitió deducir la existencia de estos cuerpos.

8. ¿Qué es la materia oscura? ¿Y la energía oscura? ¿Qué explican cada uno de estos conceptos? ¿Que relación tienen con la materia común?

La materia oscura es otro tipo de materia, muy distinta a la que conocemos, relacionadas  con los neutrinos y que no interacciona con nada y que explicaría que existe mucha más materia que la materia normal.


La energía oscura explicaría que el universo siga acelerando. Sin ella, supuestamente, todos los componentes del cosmos se atraen dada la gravedad, de lo que se deduce que si no se frena la expansión o no empieza el proceso inverso o colapso es porque existe una fuerza de repulsión entre los objetos, y esto es lo que se llama energía oscura. Actalmente se cree que constituye el 74% de la energía del universo.


La relación que tinenen es la interacción con la materia gracias a sue enorme potencial gravitatorio, que impide, por ejemplo, que los gases emitidos en la fase final de la vida de una estrella se dispersen de manera incontrolada, marcando así el inicio de una nueva estrella.

9. ¿Qué implicaciones tiene el comprobar que el Universo se este acelerando, o sea que que la expansión del Universo cada vez se realiza a mayor velocidad? ¿Que consecuencias tiene esta aceleración sobre el final del Universo? ¿Como se explica dicha aceleración? ¿Qué es el Big Rip gran desgarro? ¿Por qué lleva aparejado a un gran enfriamiento del Universo?

Si el universo sigue este ritmo de expansión, los lazos que mantienen unida la materia y que permiten que esta interaccione desaparecerían, provocando que la materia permanezca incohexa, que es lo que se denomina como Big Rip.


Esta aceleración se explica con la energía oscura, una fuerza opuesta a la gravedad que repele los cuerpos entre sí, y que aumenta de manera proporcional a lo alejados que esten los cuerpos.


El Big Rip es una de las teorías que actualmente tiene mayor peso sobre el fin del universo. Esta basada en que si el universo se sigue expandiendo de la misma manera que de la que lo hace ahora, la materia se disiparía, las reacciones químicas y fisicas entre los objetos serían imposibles, lo que provocaría la muerte del universo. Esto va parejo al enfriamiento del mismo, puesto que no existiría nada que produjese calor, hasta los átmos desaparecerían volviéndose partículas subatómicas más simples.

10. Comenta la frase del astrofísico Luis Felipe Rodríguez: "El Universo esta hecho principalmente de ingredientes que aún no entendemos?

El universo está constituido en gran parte por materia oscura, de la que hasta ahora no sabemos nada, solo que tiene que existir para que algunos de los fenómenos que ocurren en el universo tengan una explicación lógica. Junto a ella, una inmensidad de cosas que no alcanzamos más que a intuir y que nosotros suponemos para darle un orden al cosmos, aunque en el fondo no sabemos si es cierto o no. Las últimas hipótesis apuntan a la  energía oscura compone el 74% , la materia oscura el 22% y solamente un 4% de la materia común.



11. Realiza una biografía del astrofísico Luis Felipe Rodríguez indicando sus principales aportaciones a la ciencia

Luis Felipe Rodríguez Jorge nació el 29 de mayo de 1948 en Mérida, Yucatán. Cursó sus estudios de primaria, secundaria y preparatoria en el Centro Universitario Montejo. En 1973 obtuvo la licenciatura en física en la Facultad de Ciencias de la UNAM, y en 1978 el doctorado en astronomía en la Universidad Harvard. Desde 1979 es investigador titular del Instituto de Astronomía de la UNAM, del cual fue fundador y primer director.


El doctor Rodríguez Jorge realiza investigación principalmente sobre el nacimiento y juventud de las estrellas y sobre las fuentes galácticas de rayos X. Entre ellas se cuentan el descubrimiento de los flujos bipolares en estrellas jóvenes (1980), la elucidación del mecanismo que excita a los objetos Herbig-Haro (1981, 1985), y la aportación de evidencia de discos protoplanetarios en estrellas jóvenes (1986, 1992, 1996, y 1998). Gracias a estudios de este tipo se ha consolidado la idea de que las estrellas jóvenes se forman rodeadas de discos de gas y polvo cósmico, de los cuales se irán condensando en las zonas más masivas formando planetas, como ocurrió en el caso de nuestro sistema solar. 


Igualmente, ha hecho aportaciones al estudio de fuentes muy energéticas en la Vía Láctea, descubriendo la primera fuente superlumínica en nuestra Galaxia. Estas fuentes expulsan nubes de gas que viajan a velocidades carcanas a la de la luz. El estudio de estas fuentes ha proporcionado información nueva sobre los procesos físicos en la cercanía de un agujero negro, así como sobre la naturaleza de las expulsiones relativistas (con velocidades cercanas a la de la luz).


También colabora publicando  artículos científicos, más de 316 hasta la fecha, los cuales han recibido más de 4000 referencias en la literatura especializada, y el libro Un Universo en Expansión, con el que se inició la exitosa serie La Ciencia para Todos, ha rebasado 90,000 ejemplares en su tiraje total, llegando a un amplio sector del público mexicano. Ha dirigido además 21 tesis a distintos niveles. Es también autor de un número considerable de artículos de divulgación científica .