O subdetector VELO do LHCb foi recentemente aliñado co feixe de protóns do LHC, achegándose a unha distancia sen precedentes, marcando un importante fito na toma de datos do experimento

O pasado venres 21 de outubro, o experimento LHCb do Gran Colisionador de Hadróns (LHC) superou un importante fito deste terceiro ciclo de operación do acelerador. O localizador de vértices de última xeración VELO (VErtex LOcator) foi aliñado co feixe de protóns do LHC, achegándose como nunca antes ningún outro detector no mundo. Este proceso, coñecido como “peche do VELO”, pon fin ao período de instalación e posta en marcha na que participaron os investigadores do IGFAE Antonio Fernández Prieto, Edgar Lemos Cid e Efrén Rodríguez Rodríguez o pasado mes de maio e permitirá ao experimento reconstruír as traxectorias das colisións de partículas no LHCb con extrema precisión.

O experimento LHCb analiza as partículas lanzadas cara adiante desde o punto de colisión dos dous feixes do LHC. En particular, o equipo de LHCb busca un tipo de partícula chamada mesón B, que se caracteriza por conter un quark “beleza”. Os mesóns B son importantes para a investigación en física de partículas porque as súas interaccións poden dar pistas sobre as limitacións do Modelo Estándar, que actualmente goberna toda a física de partículas. A principios deste ano, utilizando datos da versión anterior do detector, o LHCb anunciou o descubrimento de novos tipos de asimetría materia-antimateria e de novas partículas exóticas. Ambos os temas, e moitos máis, seguiranse investigando co novo detector.

Para poder comprender plenamente estas interaccións de partículas, necesítanse máis datos. O traballo de VELO consiste en reconstruír completamente as traxectorias das colisións de partículas, seleccionar as interaccións importantes nas que interveñen os mesóns B e analizalas.

“Ten que estar incriblemente preto dos feixes para obter a máxima precisión”, explica Paula Collins, física experimental do LHCb. VELO conségueo achegando gradualmente pares de placas ao feixe, tan preto que mesmo entran no baleiro do tubo do feixe do LHC. O subdetector está composto por millóns de píxeles, que actúan como unha cámara, tomando imaxes da interacción a unha velocidade de 14 millóns de veces por segundo.

As placas comezan cunha anchura duns 3 cm, e móvense coidadosamente para centrarse ao redor do feixe. “Cando está pechado, a apertura pola que pasan os feixes do LHC é de só 3,5 mm”, continúa Collins. “Isto é algo así como o diámetro dun lapis, e os feixes do LHC de 400 megajulios teñen que pasar por este espazo tan estreito”.

Esta impresionante fazaña non podería lograrse sen un enorme esforzo de equipo para deseñar, instalar e facer funcionar o VELO. O detector do LHCb someteuse a unha revisión completa para preparar o terceiro ciclo do LHC (Run 3), que comezou o 5 de xullo de 2022. O VELO é só un dos novos subdetectores que aumentaron a precisión e a capacidade de toma de datos do LHCb. Outros subdetectores novos son o novo rastrexador ascendente (UT) e o rastrexador de fibra centelleante (SciFi), que analizan o feixe a ambos os dous lados do imán central do LHCb.

Desde o inicio do LHC, descubríronse a existencia de 68 novos hadrones, 60 dos cales foron descubertos polo experimento LHCb. A precisión sen precedentes alcanzada polo novo VELO marca unha nova e emocionante era para o experimento, coa esperanza de que se produzan moitos máis descubrimentos.

Imaxe: membros do equipo do VELO. Á dereita, Edgar Lemos Cid, enxeñeiro e investigador posdoutoral do IGFAE. Crédito: LHCb experiment/CERN.