Carlos Ferri desde Gravedad Cero nos recomienda el libro de Sean Carol, From Eternity to Here, donde podremos profundizar un poco mas en el “funcionamiento” del tiempo, de porque tiene un sentido y de la evolución de la entropía con el paso de los años.

Gravedad Cero

Manuel Sánchez en su blog sobre microbiología nos propone un interesantisimo articulo sobre el mecanismo de la fotosíntesis como unión de teoría cuántica y la evolución.

Curiosidades de la microbiologia

Juan José Sáenz de la Torre nos cuenta la historia de como Daniel Gabriel Fahrenheit estableció su famosa escala de temperaturas.

Fisilosofo

Germán Fernandez nos da a conocer estado de la astronomía en España con un extenso articulo sobre el recién inaugurado Gran Telescopio de Canarias – GranTeCan.

El Neutrino

Bruno nos explica que es la ecuación de Drake, nos aclara el significado de cada una de sus variables y su evolución con el paso de los años.

Noxbru’s Lair

Alejandro con su relato Cardano en el Taller muestra la cara que no siempre se ve de la ciencia, que tras complejos conceptos esta el trabajo y la pasión de personas.

Tecnologia Obsoleta

Gerardo Blanco desde argentina nos explica en profundidad sobre que es el calor y el significado de su magnitud, la temperatura. También nos habla de la evolución de estos conceptos a lo largo de los años y de hasta donde hemos podido llegar en los laboratorios.

Noticias del cosmo

Francis nos explica la física del bosón de Higgs utilizando el índice de refracción en óptica.

Francis The Emule News

Fernando con un titulo que se confunde con la rabiosa actualidad, nos cuenta como los zapateros pueden sostenerse encima del agua y caminar gracias a la tensión superficial.

Zaragoza Source

Miguel Garcia nos introduce en la historia de la energía, desde el calórico hasta el joule.

Recuerdos de Pandora

Tito Eliatron nos refresca la memoria con las leyes de Kepler que rigen el movimiento de los planetas y, para los mas atrevidos, demuestra la segunda ley de Kepler partiendo de la Ley de Gravitacion Universal de Newton con la ayuda de ecuaciones diferenciales.

Tito Eliatron

Pedro Gomez-Esteban en pone la guinda a su moníográfico sobre la electricidad con un articulo sobre que ocurre cuando exponemos nuestro cuerpo a la corriente, desde una quemadura eléctrica a la fibrilación ventricular. Si el articulo te gusta, te recomiendo encarecidamente los 9 artículos que le preceden.

El Tamiz

DarkSapiens en Critical Thinking nos aclara que la tierra es redonda ya que hay gente que, aunque parezca mentira, sigue defendiendo que es plana pero una hay una conspiración para que pensemos que es esferica.

Critical Thinking

Isaías suárez nos ofrece un vídeo sobre lo que conocemos del universo para darnos cuenta que, parafraseando a Sagan, sólo somos un puntito azul.

isr zone

Verónica Casanova nos habla sobre la estructura del universo, la geometría que utilizamos para describirla y lo que “le da forma” al universo.

Astrofísica y Física

Hominidos nos habla de Albert Eintein y su revolucionario planteamiento del espacio-tiempo.

Hominidos

Irreductible nos explica, con la ayuda de un impresionante video, el verdadero motivo por el que los astronautas parece que no estén sometidos a la fuerza de la gravedad.

Irreductible

OndaSolitaria nos desvela otro misterio hablándonos sobre los rayos des-integradores que guardan los villanos en sus sótanos y las pistolas de protones.

Física en la Ciencia Ficción

Benito nos habla un poco de eso tan peligroso llamado radiactividad, que nos permite obtener energía para evolucionar y al mismo tiempo, capaz de destruir desde un cáncer a un país entero. Lejos de la zona cero de una bomba, de una central nuclear o de la sala de radioterapia estamos rodeados de radiactividad, a niveles mayores de los que nos pensamos

Universo Cuántico

Joaquin Sevilla nos describe el movimiento de los caballos desde un punto de vista menos hípico.

Joaquin Sevilla

Roi aprovecha las primeras imágenes del satélite SMOS de la ESA para explicarnos como la Teoría del Cuerpo Negro nos permite obtener información ciclo de agua de nuestro planeta.

Gravedad Cero

Evaristo nos demuestra como calcular en función de las medidas de una lámpara la figura hiperbólicas que proyectará su luz sobre las paredes.

Cosas

A parte de los artículos, también me gustaría remarcar el interés de algunos blogueros a los que aviamos tarde y no tuvieron tiempo de escribir un articulo, pero han prometido participar en próximas ediciones.

Pere Estupinyà, de Apuntes Científicos desde el MIT, no ha podido participar en esta edición porque lo avisamos con a dos días del fin del carnaval pero nos ofrece una interesante entrada que escribió en Febrero sobre que pasaría si una de las muchas cosas para las que fue diseñado el LHC, encontrar el escurridizo bosón de Higgs, lo encontrase otro de los aceleradores de partículas, como por ejemplo Tevatron el estadounidense.

Apuntes Científicos desde el MIT

Tampoco ha podido Carlos Escobar de La Hora Cero, ya que lo hemos pillado un poco lejos, pero me gustaría agradecer su interés ofreciendo una entrada de su blog con la Agenda del LHC para este anyo 2010.

La Hora Cero

Por último agradecer a algunos que no han podido participar su apoyo e interés: Julio de Gluon Con Leche, Iñaki de enchufa2, Vicente de El tao de la física y el honorable Emilio SIlvera Vazquez.

Para cerrar la cuarta edición gustaría proponeros el último vídeo de Symphony of Science, que ayer podíamos ver en Sorprendible.

De nuevo gracias a todos los que hacen posible el Carnaval de la Física.

“Si he logrado ver más lejos, ha sido porque he subido a hombros de gigantes”

- Isaac Newton

Dado el exito de la Primera Edición de Carnaval de la Física y de lo bien que nos lo hemos pasado los bloggers escribiendo nuestras entradas, desde Astrofísica y Física (.blogspot.com) nos proponen la Segunda Edición! La idea es, si esto funciona, que cada mes se ofrezca un blog para “organizarlo” y tengamos un Carnaval mensual! Este blog ya se ha comprometido para la edición de Febrero (que en Enero hay Exámenes). Sin más preámbulos, todos los que quieran participar en esta edición solo tienen que enviar un email a alfaaurigae (at) gmail (dot) com

Si no tienes blog y quieres publicar un artículo, en la primera edición se creo una red social carnavaldelafisica.ning.com. Además, hay podremos encontrar más información sobre los eventos, conocer un poco más sobre los demás participantes y consultar ediciones anteriores. La fecha límite para entregar vuestros artículos es el 27 de Diciembre! y se publicarán el día 30!

Enlace al video original : The Bottle To Bang @ CERN

La apariencia insignificante de unas botellas de gas de hidrogeno comprimido marcan inicio  de la cadena de aceleradores de partículas más larga y más potente del mundo, culminando en el espectacular Gran Colisionador de Hadrones del CERN.

Primer a Etapa – Obtener los protones

Los átomos de hidrogeno se inyectan con un flujo preciso y controlado en la cámara de alimentación del acelerador lineal de partículas del CERN, el Linac 2.

A partir de este momento puede empezar el viaje que los llevará a tomar parte en colisiones de gran energía similares a las que sucedieron al Big Ban.

Segunda Etapa – La aceleración lineal inicial

Los protones son acelerados en el Lineac 2 hasta que alcanzan un tercio de la velocidad de la luz.

El Lineac 2

Debido a su velocidad, poco práctico seguir con una aceleración lineal porque necesitaríamos kilómetros y kilómetros de acelerador. Por ese motivo, esta etapa más bien es un “pequeño empujón” que se le da a los protones para lo que viene a continuación.

Tercera Etapa – Aceleración en el PSB y el PS

Cuando salen del Lineac 2, se dirigen al Proton Synchroton Booster (PSB), un pequeño acelerador encargado de amplificar la intensidad y acelerar el haz antes de que sea injectado en el Sincrotrón de Protones.

Como hemos comentado antes, a partir de ahora los aceleradores son circulares, en el caso del PSB con una longitud de circunferencia de 157 metros. Para conseguir que la intensidad del haz de protones sea máxima, se divide el paquete de protones inicial en cuatro, cada uno de los cuales circulara por uno de los cuatro anillos idénticos, montados uno encima de otro, que forman el PSB.

En esta etapa, los protones circulan dando vueltas por los anillos, acelerados por un campo eléctrico que los empuja mediante pulsos en un punto concreto, del mismo modo que empujamos un niño en un columpio cada vez que este alcanza un cierto punto. A parte de este campo eléctrico que va acelerando los protones, también hay un conjunto de electroimanes que ejercen una fuerza sobre los protones perpendicularmente al sentido del movimiento con la finalidad de mantener a los protones en el interior del anillo.

El PSB recibe los protones del Lineac 2 con una energía de 50 MeV y los acelera hasta alcanzar el 91,6 % de la velocidad de la luz, con una energía de 1,4 GeV. Momento en el cual, se recombinan los paquetes de cada anillo y se vuelve a formar un solo haz compacto que se deja fluir hacia el Sincrotrón de Protones.

El Sincrotrón de Protones del CERN es un acelerador toroidal de partículas con 628 metros de circunferencia y por el cual los protones circulan durante 1,2 segundos, alcanzando un 99,9 % de la velocidad de la luz. En esta etapa se supera un punto de transición, un punto dónde la energía que añadimos al protón ya no puede traducirse en un incremento de velocidad puesto que se están acercando al límite de la velocidad de la luz. Por otro lado, esta energía añadida se traduce en un aumento de la masa en los protones. En resumen, los protones no pueden ir más rápido, por lo que se vuelven más pesados.

La microscópica energía cinética de cada protón se mide en electron-voltios; que es la energía cinética que adquiere un electron al ser acelerado por una diferencia de potencial en el vacio de un voltio [wiki es] y equivale a 1,60217653E-19 Julios. En este momento, la energía de cada protón alcanza los 25 giga-electro-voltios (GeV). Para que nos hagamos una idea, 50 keV es la energia que tienen los electrones que producen los Rayos X de una radiografia. Cómo hemos comentado antes, cómo los protones no pueden ir más rápido, estos han incrementado su masa y ahora pesan 25 veces más que cuando estaban en reposo.

Para más información sobre este fenómeno, os recomiendo leer el artículo sobre el Principio de Equivalencia entre Masa y Energía de fisica-relatividad.com.ar. Yo aún no tengo los suficientes conocimientos para poder entenderlo del todo y explicarlo, pero espero que en un par de años los tenga y pueda hacer un artículo sobre ello.

Cuarta Etapa – Preparando los haces para el LHC

Los paquetes de protones se encaminan ahora hacia la cuarta etapa: El Súper Sincrotrón de Protones (SPS), un acelerador formado por un anillo de 7 km de circunferencia. EL SPS está diseñado específicamente para aceptar protones con la energía que tienen en el anterior Sincrotrón y prepararlos para lanzarnos en el LHC, aumentandoles la energía hasta los 450GeV.

El Gran Colisionador de Hadrones – Large Hadron Collider, está situado a unos 100 metros bajo el suelo entre la cordillera del Jura y los Alpes y con sus 27 km de circunferencia ocupa los dos lados de la frontera entre Francia y Suiza.

Esta formado por dos conductos que se cruzan en las cuatro cámaras dónde se sitúan los detectores para los 6 experimentos que tiene el LHC:

• Punto 1 : ATLAS – A Toroidal LHC ApparatuS – cuyo propósito es detectar y medir las propiedades de cualquier proceso o partícula que se produzca en las colisiones;
  y el LHCf – Large Hadron Collider forward – que medira el número y la energia de los piones neturales [wiki en es] producidos por el colisionador.



http://atlas.web.cern.ch/

 

• Punto 2 : ALICE – A Large Ion Collider Experiment – optimizado para estudiar las colisiones de iones pesados, ya que el LHC también está preparado para colisionar nucleos de Plomo.



http://aliceinfo.cern.ch/

 

• Punto 5 : CMS - Compact Muon Solenoid – que se encarga de buscar evidencias de la supersimetría (SuSy) o de dimensiones extra (como predice la Teoria de Cuerdas) y de encontrar el famoso bosón de Higgs [wiki en es];
  y el TOTEM - Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation.

  

  http://cms.web.cern.ch/

 

• Punto 8 : LHCb - Large Hadron Collider beaty – que estudiará la física del quark abajo (quark b), entre uno de los objetivos está medir los parámetros de las violaciones de la simetria CP [wiki en es] que se produzcan en las desintegraciones de los hadrones como el protón que contentan el quark b.



http://lhcb.web.cern.ch/

 

Quinta Etapa – Recorriendo 27 km 11.000 por segundo en el LHC

Mediante un lanzador muy sofisticado, vamos inyectando durante media hora haces de protones por cada uno de los dos conductos que forman el LHC, por uno en sentido horario y por el otro, de manera sincronizada, en sentido anti horario.

Para situarnos un poco, el CERN divide el recorrido se divide en 8 etapas. Por ejemplo, en sentido horario se distribuyen de la siguiente manera:

Punto 2 (ALICE experiment) -> 3 -> 4 -> Punto 5 (CMS) -> 6 -> 7 -> Punto 8 (LHCb) -> Punto 1 (ATLAS)

Al final, nos encontramos con 2808 paquetes circulando por los 27 km de anillo. Durante este tiempo, el LHC sigue añadiendo energía a los protones en cada revolución mediante los pulsos del campo eléctrico alcanzando una velocidad tan cercana a la de la luz, que recorren los 27 km 11000 veces por segundo! El 99,9% , una velocidad de 297000 km/s (27 km/v x 11000 v/s) frente a los 299792,458 km/s de la velocidad de la luz.

Al final, los protones que corren por el LHC tienen una energía de 3,5 TeV pero llegarán a 7 TeV en 2011 como hemos comentado antes; y pesan 7000 veces más que cuando estaban en reposo! En este momento, la fuerza magnética que necesitamos para mantener los haces en el interior del anillo es tan grande que cerca de 12000 amperios recorren cada uno de los electroimanes y para esto necesitamos temperaturas muy bajas para que se los imanes se vuelvan superconductores. Por ese motivo, LHC se encuentra exactamente a 1,9 K de temperatura, a 2 grados por encima del cero absoluto (la temperatura mínima teóricamente posible), es decir -271,25 grados centígrados. La temperatura más baja que se ha alcanzado en el laboratorio es de 0,5 K, lograda por el MIT en el 2003. Frío, más frío que el espacio exterior y que se ha logrado usando helio líquido. El problema del año pasado fue, precisamente, una fuga de helio del sistema de refrigeración y se ha necesitado un año para repararlo y volver a enfriarlo hasta 1,9 K.

Sexta Etapa – Bang!

Ahora llega el momento de provocar la colisión: Un imán desvía la trayectoria de los haces de protones para que se encuentren de frente y se produzca la colisión en cada una de las cámaras dónde se encuentran los detectores. Actualmente, los protones circulan con 3,5 TeV de energía cada provocando una colisión de 7 TeV; por lo que podemos decir que ahora mismo el LHC funciona a medio rendimiento, y no será hasta el 2011 cuando veremos de lo que es capaz, con colisiones de 14 TeV!

En estas colisiones se reproducen algunos de los eventos que ocurrieron instantes después de el Big Bang. Los protones, están formados quarks (dos quarks arriba y un quark abajo) unidos por gluones (los portadores de la fuerza nuclear fuerte) y al colisionar en el LCH, las huellas que dejan los restos de partículas que se forman es analizada por una red de computación diseñada específicamente por el CERN.

El fujo de datos que generar los detectores se estima en unos 300Gb/s, que llegarán a unas computadoras que se encargarán de buscar los “evento interesante” de esta gran cantidad de datos, dejando un flujo filtrado de unos 300Mb/s. Se espera que el proyecto genere unos 27 Terabytes de datos al día, más unos 10 Terabytes de resumen, que se enviarán a varias instituciones de alrededor del mundo. Si quieres ver en tiempo real el flujo de datos de los detectores, puedes visitar la web dedicada a la red de computadores del LHC

En la primera fila de procesamiento (Fila 0) encontramos el centro de cómputo del CERN, con una red de 10Gb/s; en la segunda fila (Fila 1), se encuentran 11 instituciones académicas de Europa, Asia y Norteamérica. La tercera fila de procesamiento (Fila 2) esta conectada la primera a través de las Redes Nacionales de Investigación y educación – NREN [wiki en] y esta formada por otras 150 instituciones situadas alrededor del mundo.

Por otra parte, desde casa también podemos participar en la red de computación distribuida LHC@Home [wiki en | web/] cediendo parte de la capacidad de procesamiento de nuestros ordenadores personales para la simulación de colisiones, lo que permitirá a los científicos del CERN obtener datos para poder “calibrar” el LHC y mejorar las colisiones.

Se espera que estos datos nos permitan comprender mejor el nacimiento de nuestro universo, su evolución, su comportamiento actual y el futuro que nos depara.

Enlaces interesantes

Lo que realmente busca el LHC | Artículo de NewScientist.com traducido por CienciaKanija

Podcast de La aldea irreductible : Del átomo al CERN

Artículo de www.fisica-relatividad.com.ar sobre el Principio de equivalencia entre masa y energía

Página web del projecto LHC@Home : http://lhcathome.cern.ch/

Página web de CERN Computer GRID : http://gridview.cern.ch/

Enlace al video original : The Bottle To Bang @ CERN
Libro: El LHC y las fronteras de la Física de Alberto Casas, recomendado por Jose

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Este artículo participa en la primera edición del Carnaval de la Física de la blogosfera española que celebra Gravedad Cero

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Propiedades de la materia

Felicidades!

WIN

Espero que las cosas vayan mejor esta vez y poderlo seguir cada día un poco más de cerca.

Más imágenes: CERN Photolab

Indispensable traducción de Ciencia Kanija sobre los propósitos del LHC: Confiamos en SUSY: Lo que realmente busca el LHC