El subdetector VELO del LHCb ha sido recientemente alineado con el haz de protones del LHC, acercándose a una distancia sin precedentes, marcando un importante hito en la toma de datos del experimento

El pasado viernes 21 de octubre, el experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) superó un importante hito de este tercer ciclo de operación del acelerador. El localizador de vértices de última generación VELO (VErtex LOcator) fue alineado con el haz de protones del LHC, acercándose como nunca antes ningún otro detector en el mundo. Este proceso, conocido como «cierre del VELO», pone fin al periodo de instalación y puesta en la que participaron los investigadores del IGFAE Antonio Fernández Prieto, Edgar Lemos Cid y Efrén Rodríguez Rodríguez el pasado mes de mayo y permitirá al experimento reconstruir las trayectorias de las colisiones de partículas en el LHCb con extrema precisión.

El experimento LHCb analiza las partículas lanzadas hacia delante desde el punto de colisión de los dos haces del LHC. En particular, el equipo de LHCb busca un tipo de partícula llamada mesón B, que se caracteriza por contener un quark «belleza». Los mesones B son importantes para la investigación en física de partículas porque sus interacciones pueden dar pistas sobre las limitaciones del Modelo Estándar, que actualmente gobierna toda la física de partículas. A principios de este año, utilizando datos de la versión anterior del detector, el LHCb anunció el descubrimiento de nuevos tipos de asimetría materia-antimateria y de nuevas partículas exóticas. Ambos temas, y muchos más, se seguirán investigando con el nuevo detector.

Para poder comprender plenamente estas interacciones de partículas, se necesitan más datos. El trabajo de VELO consiste en reconstruir completamente las trayectorias de las colisiones de partículas, seleccionar las interacciones importantes en las que intervienen los mesones B y analizarlas.

«Tiene que estar increíblemente cerca de los haces para obtener la máxima precisión», explica Paula Collins, física experimental del LHCb. El VELO lo consigue acercando gradualmente pares de placas al haz, tan cerca que incluso entran en el vacío del tubo del haz del LHC. El subdetector está compuesto por millones de píxeles, que actúan como una cámara, tomando imágenes de la interacción a una velocidad de 14 millones de veces por segundo.

Las placas comienzan con una anchura de unos 3 cm, y se mueven cuidadosamente para centrarse alrededor del haz. «Cuando está cerrado, la apertura por la que pasan los haces del LHC es de sólo 3,5 mm», continúa Collins. «Esto es algo así como el diámetro de un lápiz, y los haces del LHC de 400 megajulios tienen que pasar por este espacio tan estrecho».

Esta impresionante hazaña no podría haberse logrado sin un enorme esfuerzo de equipo para diseñar, instalar y hacer funcionar el VELO. El detector del LHCb se sometió a una revisión completa para preparar el tercer ciclo del LHC, que comenzó el 5 de julio de 2022. El VELO es sólo uno de los nuevos subdetectores que han aumentado la precisión y la capacidad de toma de datos del LHCb. Otros subdetectores nuevos son el nuevo rastreador ascendente (UT) y el rastreador de fibra centelleante (SciFi), que analizan el haz a ambos lados del imán central del LHCb.

Desde el inicio del LHC, se han descubierto la existencia de 68 nuevos hadrones, 60 de los cuales fueron descubiertos por el experimento LHCb. La precisión sin precedentes alcanzada por el nuevo VELO marca una nueva y emocionante era para el experimento, con la esperanza de que se produzcan muchos más descubrimientos.

Imagen: miembros del equipo del VELO. A la derecha, Edgar Lemos Cid, ingeniero e investigador podoctoral del IGFAE. Crédito: LHCb experiment/CERN.