LHCb

El LHCb es uno de los cuatro grandes detectores del Gran Colisionador de Hadróns (LHC), del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear). En él se han producido colisiones protón-protón desde 2009 (en los Run I y II de LHC), y aún se espera seguir recopilando datos en los próximos 15 a 20 años.

Este proyecto, situado en una gran caverna subterránea, a unos 100 metros de profundidad, involucra a 1.400 personas, entre científicas, ingenieras y técnicas, que pertenecen a 86 instituciones de 18 países (cifras de enero de 2021).

El LHCb es un espectrómetro avanzado cuya aceptación y características específicas lo hacen muy diferente y complementario al resto de los experimentos del LHC. Sus principales actividades en la actualidad incluyen el estudio de la violación CP, y procesos que pueden violar el número leptónico.

El experimento LHCb (las siglas de Large Hadron Collider beauty), fue diseñado principalmente para realizar mediciones precisas de los elementos de la matriz de mezcla de quarks, especialmente las fases entre la segunda y la tercera generación. Estos están íntimamente relacionados con la presencia de violación CP en la naturaleza, y podrían ser esenciales para explicar las asimetrías de la luz entre materia y antimateria, que explican por qué nuestro universo actual predomina la primera y no la segunda. El experimento también tiene como objetivo explorar desintegraciones altamente suprimidas de mesones pesados en el Modelo Estándar, como Bs → μμ. En los últimos años, LHCb ha ampliado sustancialmente su alcance físico con nuevas metodologías de análisis y hoy en día se puede considerar un detector del LHC de propósito general. Los ejemplos de esto incluyen física superior y EW, o las búsquedas directas de partículas más allá del modelo estándar.

La geometría única y la versatilidad del detector LHCb han demostrado tener un gran valor para llevar a cabo estudios en física de iones pesados. El objetivo principal de esta rama de la física es investigar y caracterizar la materia que interactúa fuertemente a través de un espectro de densidades de energía, que van desde pequeñas a extremas.

La capacidad de LHCb para detectar colisiones de objetivo fijo (facilitadas al inyectar gases cerca del área de interacción de la configuración de LHCb), así como los choques protón-plomo y plomo-plomo, es particularmente notable y única en el Large Hadron Collider. Dentro del grupo LHCb-IFT (Ion and Fix Target) del IGFAE están llevándose a cabo esfuerzos para explorar las colisiones protón-plomo. Esta investigación tiene como objetivo obtener una comprensión más profunda de las Funciones de Distribución de Partones nucleares, analizar el comportamiento colectivo de las partículas que se producen y esclarecer el fenómeno de refuerzo de la extrañeza.

Estos análisis son clave para establecer un punto de referencia sólido que caracterice el plasma de quarks y gluones, un nuevo estado de la materia que se cree que existió unos microsegundos después del Big-Bang. Al profundizar en las complejidades de las colisiones protón-plomo, el grupo LHCb-IFT está contribuyendo de manera significativa a desentrañar los misterios que rodean esta fase única del Universo primitivo.

El LHCb tiene 21 m de longitud, 10 m de alto y 13 m de ancho, y el grupo IGFAE LHCb asumió una responsabilidad significativa en su construcción. En particular, estuvo a cargo del montaje e instalación del Inner Tracker, un dispositivo de más de 200.000 canales electrónicos que rodea el tubo del haces del LHC y proporciona mediciones precisas de las pistas de desintegración del quark.

Durante el período 2019-2020, el detector LHCb fue sometido a una actualización completa, que mejoró de manera muy significativa el alcance físico del experimento. Desde entonces, el detector puede leerse completamente a 40 MHz y ya es capaz de gestionar luminosidades mucho más altas, lo que comenzará a aportar estadísticas mucho más altas en varios canales clave. El grupo del IGFAE está actualmente involucrado en la actualización del detector Vertex Locator (VELO), crucial para detectar con precisión la posición de desintegración de los mesones B y los hadrones. Para esta actualización, se cambiará la tecnología del detector, utilizando píxeles en lugar de tiras, lo que implica una serie de desafíos técnicos importantes.

Otra necesidad importante de completar los objetivos de física del LHCb es la gran cantidad de recursos de computación que precisa. En particular, el IGFAE aloja un centro de segundo nivel (o Tier 2) del sistema de computación global de LHCb. Actualmente, este centro, situado en las instalaciones de IGFAE, ofrece una potencia de cálculo de aproximadamente 10 kHS06 a través de 84 servidores de diversas características que proporcionan aproximadamente 1036 núcleos de procesador y contribuye al 6% de las necesidades globales de LHCb.

Más información disponible en la página web de LHCb.