L'IFIC treballa en l'adaptació d'experiments a les grans possibilitats del futur LHC
L'Institut de Física Corpuscular treballa en la millora dels experiments ATLAS i LHCb per a adaptar-se al gran increment de col·lisions previstos, a partir 2026, en el major accelerador de partícules del món. El CERN celebra hui l'inici del treball d'enginyeria civil per al LHC d'Alta Lluminositat, una nova fita en la història del CERN. Aquesta actualització del Gran Col·lisionador d'Hadrons millorarà el seu rendiment i augmentarà la probabilitat de descobrir nous fenòmens de la Física.
El LHC va començar les seues col·lisions entre partícules en 2010. Dins dels 27 quilòmetres de l'anell del LHC, paquets de protons viatgen quasi a la velocitat de la llum i xoquen en quatre punts. Aquestes col·lisions generen noves partícules que es mesuren en els detectors situats en els punts d'interacció. Analitzant aquestes col·lisions, físics de tot el món aprofundeixen en el coneixement de les lleis de la naturalesa.
Mentre que el LHC és capaç de produir fins a 1.000 milions de col·lisions entre protons cada segon, el HL-LHC incrementarà aquest nombre, conegut com 'lluminositat', en un factor 5 o 7. Açò suposa poder investigar fenòmens físics molt infreqüents i obtenir mesures molt més precises. Per exemple, el LHC va permetre descobrir el bosó de Higgs en 2012 i provar com adquireixen les seues masses les partícules. Aquesta millora del LHC podria aclarir amb major precisió les propietats del bosó de Higgs. A més, s'investigaran teories més enllà del Model Estàndard, la teoria que descriu les partícules elementals i les seues interaccions, incloent la supersimetria, l'existència de dimensions extra o si els quarks, les rajoles que componen la matèria visible, estan compostos per alguna cosa més elemental encara...
El projecte del LHC d'Alta Lluminositat és un esforç internacional que implica 29 institucions de 13 països, inclosa Espanya amb el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT). Va començar en 2011 i va ser inclòs dos anys després entre les prioritats de l'Estratègia Europea de Física de Partícules, el full de ruta de la disciplina. Després de l'èxit de la fase de proves, es construiran i instal·laran molts elements nous en el LHC en els pròxims anys. Una mica més d'un quilòmetre de l'actual accelerador es reemplaçarà completament amb nous components com ara imants, col·limadors i cavitats de radiofreqüència.
Participació de l'IFIC en el LHC d'Alta Lluminositat
L'Institut de Física Corpuscular (IFIC), Centre d'Excel·lència Severo Ochoa de la Universitat de València i el CSIC, juga un paper molt important en dos elements fonamentals de la futura actualització d'ATLAS, el més gran dels detectors de propòsit general del LHC amb els seus 46 metres de llarg i 25 d'alt. El primer element és l'electrònica que extraurà les dades dels calorímetres, instruments que mesuren l'energia de les partícules produïdes en les col·lisions. L'IFIC ha dissenyat el sistema de lectura del calorímetre hadrònic d'ATLAS, compost per nous mòduls electrònics que incrementen la velocitat de transmissió i processament de dades, i també participa en el disseny i construcció d'una part dels sensors de silici que formen el detector de traces d'ATLAS, la part més propera a les col·lisions que registra les trajectòries de les partícules amb una resolució espacial de milionèsimes de metre.
L'IFIC ha liderat el disseny i la prova d'un dels dos tipus de sensors de silici que el componen, de tipus strip, així com els suports de fibra de carboni on s'instal·laran aquests sensors; els serveis necessaris per a la seua correcta operació (refrigeració, fibres òptiques per a transmetre dades i senyals de control, cables per a proporcionar els voltatges adequats) i l'estructura mecànica, de tres metres de llarg i dos metres de diàmetre, que permetrà mantenir la resolució espacial general i suportarà els sensors.
En total, una trentena de persones d'entre la plantilla de l'IFIC està implicada en les labors d'actualització d'ATLAS, que culminaran amb la instal·lació dels nous sistemes a partir de 2024 per a l'inici del LHC d'Alta Lluminositat en 2026. A més, s'han format dos nous doctors associats a aquest treball, i 6 treballs fi de màster.
D'altra banda, l'IFIC també contribueix al nou sistema de reconstrucció de traces de l'experiment LHCb (anomenat SciFi), en particular al disseny i producció de l'electrònica de lectura de dades, així com al desenvolupament d'algorismes de reconstrucció i selecció d'esdeveniments (trigger) especialment orientats a partícules de llarga vida mitjana. Aquesta actualització de LHCb es durà a terme aprofitant la pròxima parada tècnica del LHC (2019-2020). A més, l'IFIC participa en el desenvolupament del programa de recerca en física de blanc fix de l'experiment LHCb, en particular d'un sistema basat en cristalls corbats optimitzat per a mesures de moments magnètics i elèctrics de barions pesats (un tipus de partícula composta).
