Aceleradores y Experimentos

Acceleradores

AD: Decelerador de Antimateria. Nueva facilidad en CERN para estudiar la antimateria.
AGS:  Alternating Gradient Synchrotron en Brookhaven.
B Factory: El nuevo colisionador electron-positrón en SLAC, construido para producir mesones-B, comenzando en 1999.
CLIC: Colisionador Lineal Compacto propuesto por CERN
CESR: El Anillo de Cornell de Almacenamiento de Electrones. Un colisionador de electrón-positrón de alta luminosidad en el Wilson Syncrhotron Laboratory, en la Universidad de Cornell.
DAFNE: (También llamado DAPHNE) Fábrica Doble Anular para Experimentos Finos. Fábrica de alta luminosidad de partículas phi a 1.0 GeV.1
EPA: Acumulador de Electrones y Positrones en el CERN.
FMI: E Inyector Principal en Fermilab, que comenzó a operar en 1999 como un inyector para el Tevatrón
HERA: Anillo Acelerador de Hadrón-Electrón en DESY.
ILC: Colisionador Lineal Internacional, ahora bajo studio. Un possible aceleraodr de electrón-positrón para el futuro, el cual se propuso que fuera construido con participación internacional. (Si los japoneses lo construyen, será el Colisionador Lineal Japonés ó JLC; si U.S.A. lo construye será el NLC Próximo Colisionador Lineal -Next Linear Collider-).
KEK B-Factory: Un colisionador de electron-positrón para estudiar la violación de CP en el mesón B, en el KEK.
LEAR: Anillo de Antiprotones de Baja Energía (cerrao para la física en 1996).
LEIR: Anillo de Iiones de Baja Energía. (LEAR está siendo convertido en LEIR, una máquina de almacenaje de iones para el LHC en el CERN.)

LEP: EL Gran Colisionador de Electrón-Positrón.
LHC: EL Gran Colisionador de Hadrones, un Nuevo acelerador internacional de 14 TeV de protón.antiprotón, construyéndose en el CERN, para comenzar su operación en el 2007.
LIL: EL Inyector Lineal para el Lep en el CERN.
Muon Collider: Sin acrónimos. Posible acelerador futuro, ahora bajo estudio en los Estados Unidos.
PEP: EL Proyecto Positrón-Electrón del SLAC, ahora sitio de una fábrica de mesones B.
PEP-II: El nombre oficial para la fábrica de mesones B en el SLAC.
PS: Sincrotrón de Protones en el CERN.
RHIC: Colisionador de Inoes Pesados Relativistas en Brookhaven, que comenzó a operar en el 2000. RHIC hace colisionar haces de iones de oro para estudiar cómo se veía el universo en los primeros momentos después de su creación.
SBLC:  Colisionador Lineal S-Band. Posible colisonador lineal futuro, bajo studio en DESY.
SLC: Colisionador Lineal Elecctrón-Positrón del SLAC.
SPEAR: Anillo Acelerador de Positrón-Electrón de Stanford, completado en 1965. Ahora es usado como fuente de radiación sincrotrónica para el SSRL.
SPS: Super Sincrotrón de Protones en el CERN.
TESLA:  Acelerador Lineal Superconductor de Energía en TeV, un possible colisionador futuro, ahora bajo estudio en DESY.
Tevatron: Acelerador de proton-antiprotón de 2 TeV, el acelerador de más alta energía.
VLHC:  Colisionador de Hadrones Mucho Más Extenso, posible acelerador futuro, ahora bajo studio como proyecto siguiente al LHC.

Detectors & Experiments

ALEPH: Aparato para la Física del LEP, en CERN.
ALICE: Un Gran Colisionador de Iones destinado para el LHC en el CERN.
AMANDA: Arreglo de Detectores de Neutrinos y Muones en el Antártico. Colaboración Internacional que propone detector neutrinos cósmicos de altas energías en el Polo Sur.
AMS: Espectómetro Magnético Alpha. Un detector en el espacio para buscar materia oscura, y antimateria.
APEX: Experimento Antiprotón. Un experimento en Femilab para buscar decaimientos del antiprotón.
ATLAS: Un Aparato Toroidal en el LHC. Detector que ahora esta siendo construido por una colaboración internacional para operar en el LHC en CERN. La comunidad HEP de U.S.A juega un mayor rol.
BaBar: B-Bbar (anti-B), detector en la fábrica de mesones en SLAC. LLamado así por el elefante en los libros para niños de Laurent DeBrunhoffs.
BELLE: Detector de mesones B en el KEK, en Japón.
BOREX: (or Borexino) Un experimento de neutrinos solares subterráneo, en Gran Sasso, Italia.
 BTeV: Experimento dedicado a la física del B, propuesto para el Tevatrón en Fermilab.
CDF: Detector de Colisiones en Fermilab, estudia las colisiones protón-antiprotón en el Tevatrón.
CDMS: Búsqueda Criogénica de Materia Oscura. Un experimento de Fermilab en colaboración la universidad de Stanford para buscar la interacción de partículas de materia oscura con los núcleos de los detectores de silicón y germanio, ahora en Stanford. Pondrán un detector en la mina de Soudan, Minnesota.
CHAOS: Espectómetro de Alta Aceptación de Órbita en Canadá.
CHOOZ: Un experimento internacional de neutrinos provenientes del reactor nuclear (long-baseline reactor neutrino experiment) localizado en la estación nuclear de CHOOZA en los Ardennes, Francia.
CHORUS: Aparato para la Investigación en Oscilaciones Híbridas en CERN.
CLEO: Detector en el acelerador CESR en Cornell.
CMS: Solenoide Compacto de Muones. Detector que ahora se construye para el LHC en CERN, por la colaboración internacional.
COMPASS: Aparato de Protones y Muones Común para Estructura y Espectroscopia del CERN.
CRESST: Búsqueda Criogénica de Eventos Raros con Termómetros Superconductores. Un experimento en el Laboratorio de Gran Sasso para la búsqueda de una partícula masiva de materia oscura que interactua débilmente –wimp dark matter- usando detectores criogénicos.  
DELPHI: Detector con Identificación de Leptones, Fotones y Hadrones en el acelerador LEP en CERN.

DONUT: Observación Directa del Neutrino Tau. Un experimento de blanco fijo en Femrilab para deetctar interacciones directas del neutrino tau.
DZero:  Detector de colisones entre proton-antiprotón, en el Tevatrón del Fermilab.
E787: Experimento en el AGS de Brookhaven, para estudiar decaimientos raros del kaon.
FOCUS: Fotoproducción del Charm: Espectrométro Actualizado. Un experimento de blanco fijo para estudiar la física del charm, en Fermilab.
GALLEX: El Experimento Galio en Gran Sasso. Una colaboración internacional que usa el detector galiium en Gran Sasso, Italia, para medir el flujo de los neutrinos solares producidos dentro del sol por fusión de protón-protón.
GLAST: Telescopio Espacial de Área Extensa de Rayos Gamma. Un telescopio orbital para rayos gamma de altas energías.
H1: Experimento de colisiones en DESY.
HEAT: Telescopio de Antimateria de Altas Eenrgías. Un programa de la NASA de experimentos en globos llevados a gran altitud para estudiar la radiación cósmica primaria.
HERA-B: Experimento de blanco fijo en DESY, para investigar la violación de CP en el mesón B.
HERMES: Experimento de blanco fijo en DESY para explorar el espín.
Hi Res Fly's Eye: Experimento de Rayos Cósmicos de Altas Energías en Dugway, UTA.
HOMESTAKE: Un experimento de neutrinos solares en la mina  “Gold Mine” en Homestake, Dakota del Sur.
HYPER-CP: Una búsqueda por Violación Directa de CP en decaimientos del Hyperón. Un experimento de blanco fijo en Fermilab.  
ICARUS:  Proyección de Imagen de Señal Subterránea Cósmica o Rara.  Experimento de neutrinos propuesto por CERN/Gran Sasso.
ISOLDE: Separador En-Línea del Isotype en CERN
K2K:  Experimento de neutrinos a gran distancia desde la fuente (Long-baseline experiment),  usando un haz desde el acelerador KEK hasta el detector Super-Kamiokande en Japón.
KAMIOKANDE: Un experimento de neutrinos solares en el observatorio de Kamioka, en Japón.
KARMEN:  Experimento de neutrinos de  Energía-Media Karlsruhe-Rutherford. Un expermiento de interacción de neutrinos usando un detector en la fuente de neutrones del ISIS en el Laboratorio de Rutherford-Appleton en Inglaterra.
KLOE: Experimento K LOng, para estudiar la violación de CP en DAFNE, en el  LNF.
KTeV: Kaones en el Tevatrón, un experimento de blanco fijo en Fermilab para estudiar la violación de CP en el decaimiento del kaon.
L3: Experimento localizado en el LEP en CERN.
LHC-B: Experimento –B del Gran Colisionador de Hadrones, está siendo construído en el LHC, en CERN.

LSND: Centellador Líquido Detector de Neutrinos. Un experimento de oscilaciones de neutrinos en Los Álamos.
MILAGRO: Un detector para estudiar la lluvia de rayos cósmicos en la montaña del Jemez, en los Álamos, Nuevo México.
MiniBooNE: Experimento de Neutrinos del Impulsor (Booster Neutrino Experiment), en tamaño pequeño. Planeado para estudiar las oscilaciones de los neutrinos usando el Acelerador Impulsor en Fermilab.
MINOS: Búsqueda de Oscilaciones de Neutrinos del Inyector Principal. Un experimento para estudiar las oscilaciones de neutrinos usando el haz NuMI del Inyector Principal en Fermilab.
NOMAD: Detector Magnético de Osiclaciones de Neutrinos, en el CERN.
NuMI: Neutrinos del Inyector Principal, un proyecto para mandar neutrinos a altas energías desde Fermilab hasta un detector en Minnesota del norte.  
NuSEA: Mar de Nucleones. Un experimento de blanco fijo en Femrilab para medir la asimetría de los quarks up y down en el mar de nucleones.
NuTeV: Neutrinos en el  Tevatron, un experimento de blanco fijo en Fermilab , usando un haz de neutrinos para medir con precisión la masa del bosón W.  
OPAL: Aparato de Propósitos Múltiples (Omni Purpose Apparatus) para el LEP, en CERN.
Pierre Auger Project: (Sin acrónimos) Experimento Internacional para buscar el origen de los rayos de ultra-altas-energías cósmicos.
SAGE: Experimento Galio Americano-Soviético. Detector de neutrinos solares en las montañas Baksan de Russia.
SDSS: Sloan Digital Sky Survey. Proyecto astrofísico para crear los mapas tridimensionales más grandes jamás creados del cielo.
SELEX:  SEgmented Large X baryon spectrometer EXperiment. Un experimento de blanco fijo en Fermilab para estudiar los bariones que contienen el charm.  
SLD: Gran Detector del SLAC, optimizado para la física en el punto de interacción SLC.
SNO: Observatorio de Neutrinos de Sudbury. Un detector de neutrinos solares, cerca de Sudbury en Ontario, Canadá.
SOUDAN II: Detector subterráneo Soudan II, en un observatorio subterráneo en la mina de Hierro de Soudan, Minnesota, para estudiar la física de los neutrinos atmosféricos y los decaimientos de los nucleones.
Super-K: Experimento de detección de oscilaciones de neutrinos de los flujos de neutrinos atmosféricos en el Super-Kamiokande, en Japón.
ZEUS: No es acrónimo. Experimento de colisiones entre protón-electrón en el acelerador HERA en DESY.

 

Cronología del Marco Teórico

El marco teórico actual está basado en experimentos que comenzaron en 1897 con el descubrimiento del electrón. Hoy, sabemos que existen 6 leptones, 6 quarks y cuatro portadores de las interacciones. En la siguiente tabla se enlistan las fechas de los descubrimientos, nombres de los científicos y laboratorios involucrados, y los Premios Nobel relacionados con los descubrimientos de las partículas.


Quarks:

up (u)
down (d)

1968

Físicos en el Centro del Acelerador Lineal de Stanford Stanford (SLAC) observaron la primera evidencia de quarks dentro del protón. Friedman, Kendall and Taylor recibieron en 1990 el Premio Nobel.

strange (s)

1951

Primera observación de los kaones (partículas que contienen quarks strange) en experimentos de rayos cósmicos.

 

1956

Gell-Mann de Caltech explicó la longevidad relativa de los kaones con el concepto de estrañeza y recibió el Premio Nobel en 1969.

 

1964

En el Laboratotio Nacional de Brookhaven (BNL), Cronin y Fitch encontraron que los kaones violan la simetría de la materia-antimateria (CP). Recibieron el Premio Nobel en 1980.

charm (c)

1974

Físicos en el SLAC y BNL descubrieron independientemente una nueva particular que contenía un a nueva especie de quark, la partícula charm. Richter (SLAC) y Ting (BNL) recibieron el Premio Nobel en 1976.

bottom (b)

1977

Dirigidos por Lederman, un grupo de científicos en Fermilab descubrieron el upsilon, una partícula que contiene un quark bottom y un quark anti-bottom.

top (t)

1995

Las colaboraciones CDF y DZero en Fermilab anunciaron el descubrimiento del quark top, una partícula elemental tan pesado como el átomo de oro.

Leptones:

electrón (e)

1897

Usando un tubo catódico, Thomson descubrió el electrón en el laboratorio de Cavendish en Inglaterra. Recibió el Premio Nobel en 1906.

neutrino electrón (νe)

1956

Experimentales dirigidos por Cowan y Reines en la planta Savannah River detectaron el primer neutrino.  Reines compartió el Premi Nobel de 1995.

muon (μ)

1937

Neddermeyer y Anderson descubrieron el muon en un experimento de rayos cósmicos.  

neutrino muon (νμ)

1962

Científicos en el BNL descubrieron el neutrino muónico. Lederman, Schwartz y Steinberger recibieron en 1998 el Premio Nobel.

tau (τ)

1976

Experimentales en el SLAC descubrieron el lepton tau, la primer observación de una tercera generación de partículas. Perl compartío en 1995 el Premio Nobel.

neutrino tau (ντ)

2000

Fermilab anuncia la primer evidencia directa de la interacción de un  neutrino tau  en un detector. Indicaciones indirectas para la existencia de esta partícula existían desde hacía más de dos décadas.

Portadores de fuerzas:

fotón (γ)

1905

Basado en la introducción de la cuantización de energía de Planck, Einstein describe el efecto fotoeléctrico usando partículas de luz llamadas fotones. Estas partículas son las portadoras de la fuerza electromagnética. Planck recibió el Premio Nobel en 1918, y Einstein en 1921.

gluon (g)

1979

En el Deutches Elektronen-Synchrotron (DESY) en Alemania, científicos reportaron evidencia del gluon, el portador de la interacción fuerte.


bosones (W, Z)
electrodébiles

1983

Físicos en el Laboratorio de Investigación Europeo (CERN) observaron los bosones W y Z, los únicos portadores de fuerza masivos. Rubbia y van der Meer recibieron en 1984 el Premio Nobel.

Antimateria:

Toda particular tiene su propia antipartícula. Dos descubrimientos importantes ayudaron a los físicos a establecer este principio fundamental.

positrón (e+)

1931-

Examinando los datos de rayos cósmicos, Anderson descubre el electrón cargado positivamente, después llamado positrón.  Recibió en 1936 el Premio Nobel.

antiprotrón (p-)

1955-

Usando un acelerador en la Universidad de Berkeley, Segre y Chamberlain descubrieron el antiprotón. Ellos recibieron en 1959 el Premio Nobel.

Teoría:

La teoría del Modelo Estándar esta íntimamente conectada con los descubrimientos en la física cuántica de la primer mitad del siglo 20. A continuación se enlistan las brechas teóricas más importantes de la segunda mitad del siglo 20, que fueron honradas con Premios Nobel.

 

1965

Tomonaga, Schwinger y Feynman recibieron el Premio Nobel por formular la teoría de electrodinámica cuántica, la teoría probada con mayor precisión en la física.

 

1969

Gell-Mann recibe el Premio Nobel por sus contribuciones a la clasificación de las partículas elementales y sus interacciones.

 

1979

Glashow, Salam y Weinberg recibieron el Premio Nobel por la unificación de las interacciones electromagnética y  débil en una teoría, la teoría electrodébil.

 

1999

‘t Hooft y Veltman recibieron el Premio Nobel por sus formulaciones cuánticas de la teoría electrodébil.

Otro componente importante del Modelo Estándar, la teoría de las interacciones fuertes (cromodinámica cuántica), también emergió en la segunda mitad del siglo 20.

Tecnología:

Varios Premios Nobel fueron para físicos que desarrollaron detectores de partículas.

 

 

Preguntas Abiertas de la Física Constituyente: