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GLOSARIO


Acelerador: máquina usada para acelerar partículas hasta altas velocidades (y por lo tanto a alta energía comparada con su energía en reposo).

Agujeros Negros (microscópicos): De acuerrdo con algunos modelos teóricos, "agujeros negros microscópicos" podrían producirse en las colisiones en el LHC. En tal caso, el suceso sería fascinante pero en absoluto peligroso. Cuanto más pequeño es un Agujero Negro - Microscópico más rápidamente decae ("se evapora"). Rayos cósmicos con partículas mucho más energéticas que las aceleradas en el LHC colisionan continuamente en la atmósfera o contra la superficie de la Luna desde hace 4500 millones de años y puede que se estén produciendo esos micro-agujeros negros: No obstante, es obvio que non son ninguna amenaza para nosotros.

Aniquilación: proceso por el cual una partícula se encuentra con su antipartícula, desapareciendo ambas. La energía correspondiente puede aparecer como otra pareja partícula-antipartícula, como varios mesones o quizá como bosones neutros (como fotones). Las partículas producidas pueden ser cualquera combinación permitida por la conservación de la energía el momento y de los diferentes tipos de carga.

Antimateria: Material hecho de antifermiones. Definimos los fermiones que forman nuestro universo como materia y sus antipartículas como antimateria. En la Teoría de Partículas no hay distinción la priori entre materia y antimateria. La asimetría del universo entre estas dos clases de partículas es un problema para el que no hay aún una explicación definitiva .

Antipartícula: Para cada tipo de fermión hay otro tipo de fermión que tiene exactamente la misma masa pero el valor opuesto de todas las otras cargas (los números cúanticos correspondientes). Por ejemplo, la antipartícula del electrón es una partícula de carga eléctrica positiva llamada positrón. Los bosons también tienen antipartículas a excepción de los que tengan valor cero para todas las cargas. Por ejemplo, un fotón o un bosón compuesto de un quark y el su antiquark correspondiente. En este caso no hay distinción entre la partícula y la antipartícula, son el mismo objeto.

Antiquark: la antipartícula de un quark.

Astrofísica: Física de los objetos astronómicos tales como estrellas y galaxias.

Barión: Una partícula que "siente" la interacción fuerte (hadrón) formada por tres quarks. El protón (uud) y el neutrón (udd) son ambos dos bariones. Pueden también contener pares adicionales de quark-antiquark.

Beam (haz): corriente de partículas producidas por un acelerador agrupadas generalmente en paquetes.

B-fábrica: Un acelerador diseñado para maximizar la producción de los mesones B. Este tipo de mesones están formados por un quarks tipo b o un antiquark b.

Big Bang (Teoría de la Gran Explosión): teoría de un universo que se expande y que comienza como un medio infinitamente denso y caliente.

Blanco Fijo (Fixed-Target): experimento en el que un haz de partículas en un acelerador impacta contra un blanco inmóvil (o casi inmóvil). El blanco puede ser un sólido o un recipiente con un líquido o un gas.

Bosón: partícula que tiene un momento angular intrínseco (spin) entero medido en unidades de h/2π (spin = 0, 1, 2...). Todas las partículas son o fermiones o bosones. Las partículas asociadas a todas las interacciones fundamentales (fuerzas) son bosones. Las partículas compuestas con números pares de fermiones (quarks) son también bosones.

Bottom-beauty (b): El quinto tipo (sabor) de quark (en orden de masa creciente), con carga eléctrica de -1/3.

Bunch: paquete de partículas iguales que circulan por el acelerador formando el haz de partículas.

Burbujas de vacío: Existen especulaciones sobre que el universo no se encuentra en su configuración más estable, y que las perturbaciones causadas por el LHC podrían llevarlo a un estado más estable, llamado burbuja de vacío, en el que no podríamos existir. Si el LHC pudiera hacer esto, también podrían hacerlo las colisiones de rayos cósmicos. Puesto que las burbujas de vacío no se han producido nunca en el universo visible, no se podrán producir en el LHC.

C-simetría: simetría de las leyes físicas bajo tranformación de la carga. El electromagnetismo, la gravedad y la interacción fuerte obedecen la C-simetría, pero las interaccións débiles violan la C-simetría.

Calorímetro: parte de un detector que mide la energía de las partículas creadas en una colisión. La mayoría de las partículas que entran en el calorímetro crean una cascada de nuevas partículas que ceden su energía al calorímetro donde es medida.

Cámara de ionización. Se trata de un recipiente lleno de gas y provisto de dos electrodos con potenciales
diferentes. Las partículas ionizan el gas y estos iones se desplazan hacia el electrodo de signo contrario, creándose una corriente que puede amplificarse y medirse.

Cámara de muones: capas externas de un detector de partículas para seguir el paso de muones. A excepción de los neutrinos, solamente los muóns alcanzan estas capas desde el punto de colisión.

Cámara de proyección temporal: pueden medir las trazas que dejan los haces incidentes en las tres dimensiones, y cuentan con detectores complementarios para registrar otras partículas producidas en las colisiones de alta energía.

Carga de color: número cuántico de una partícula que determina su participación en las interacciones fuertes. Quarks y gluones llevan cargas de color distintas de cero.

Carga eléctrica: número cuántico que determina la participación en interacciones electromagnéticas.

Carga: número cúantico de una partícula. Determina si la partícula puede participar en un proceso de interacción. Una partícula con carga eléctrica tiene interaccións eléctrica; una con dos tipos de cargas sentirá dos tipos de interacción, etc.

Charme (c): cuarto tipo (sabor) de quark (en orden de masa creciente), con carga eléctrica +2/3.

CLIC (The Compact Lineal Collider): colisionador de electrón-positrón que está en estudio para la era post-LHC, para la física de colisión de multi-TeV.

Color: tipo de carga que tienen los quarks, por la cual interaccionan entre ellos a través de la fuerza fuerte.

Collider (colisionador): acelerador en el que dos haces de partículas viajan en direcciones opuestas para proporcionar colisiones de gran energía.

Combinación Carga-Paridad: durante un tiempo se creyó que una violación de la C-simetría podía compensarse con una inversión de la paridad (inversión de las coordenadas espaciales), de forma que se conservarse una nueva simetría llamada CP. No obstante, está demostrado que en la interacción débil se produce violación de la simetría CP (particularmente en mesones K y B).

Confinamento: propiedad de la interacción fuerte por la cual quarks y gluones no pueden ser encontrados separados sino sólo como parte de objetos con carga de color neutra.

Conservación: cuando una cantidad (carga eléctrica, energía, momento, etc) es conservada, es decir el valor de esa cantidad es el mismo después de un evento que la antes.

Conservación de la Carga: la carga eléctrica está conservada en cualquier proceso de tranformación de un grupo de partículas en otro.

Conservación de la Paridad : una transformación, por ejemplo, una colisión entre dos partículas A y B que produce las nuevas partículas C y D, posee simetría de paridad o muestra conservación de la paridad (P) cuando, al cambiar de signo las coordenadas espaciales de todas ellas, la probabilidad con la que tiene lugar el proceso no varía.

Contador de centelleo: en el las partículas cargadas, que se mueven a gran velocidad en los materiales centelleantes, producen destellos visibles a causa de la ionización, y pueden registrarse.

Contador proporcional multicable: inventado por Charpak permite la recogida de datos por métodos electrónicos, que permiten el registro de un número mayor de sucesos.

CP violación: no cumplimiento de la postulada simetría CP. Juega un importante papel en las teorías que tratan de explicar el dominio de la materia sobre la antimateria.

CPT simetría: simetría fundamental de las leyes físicas bajo un tranformación que implica simultáneamente la inversión de carga, paridad y tiempo. La simetría CPT implica que la imagen especular del nuestro universo – con todos los objetos teniendo sus momentos y posiciones reflejados en un imaginario plano (correspondiente a inversión de la paridad), con toda la materia reemplazada por antimateria (correspondiente al inverso de carga)– evolucionaría exactamente como nuestro universo. La simetría CPT es reconocida como una propiedad fundamental de las leyes físicas.

Creación de materia: es el contrario del proceso de aniquilación. Es la conversión de partículas sin masa en otras partículas con masa.

Cuanto: la cantidad discreta más pequeña de cualquier cantidad.

Decaimiento: proceso en el que una partícula desaparece y en su lugar aparecen otras partículas. La suma de las masas de las partículas producidas es siempre menor que la masa de la partícula original.

Detector de Cherenkov: se basa en una radiación especial emitida por las partículas cargadas al atravesar medios no conductores a una velocidad superior a la de la luz en dichos medios

Detectores de trazas: permiten observar las señales (o trazas) que deja a su paso una partícula en la sustancia que contiene el detector. Son de este grupo las emulsiones nucleares, semejantes a las fotográficas, la
cámara de niebla y la cámara de burbujas (en desuso hace mucho tiempo).

Down Quark (d): según tipo (sabor) de quark (en orden de masa creciente), con carga eléctrica -1/3.

Electrodinámica cuántica (QED): teoría cuántica de la interacción electromágnetica.

Fermión: cualquier partícula que tenga momento angular intrínseco (spin) impar (1/2, 3/2...), medido en unidades de h/2π. Como consecuencia de este momento angular peculiar, los fermións obedecen una regla llamada el principio de exclusión de Pauli, que implica que ninguno de los fermións pueden existir en el mismo estado al mismo tiempo. Muchas de las características de la materia ordinaria se presentan debido a esta regla. Los electrones, protones, y neutrones son todos fermiones, al igual que todas las partículas fundamentales de la materia, los quarks y los leptóns.

Feynman (Diagramas): cada una de las tres interacciones básicas se puede describir usando un símbolo llamado un vértice de Feynman. Para los físicos de partículas, cada vértice de Feynman representa una visualización para ser tratada matematicamente. Pero podemos utilizar los vértices de una manera no matemática para ilustrar cómo los quarks y los leptones interaccionan.

Fotón: partícula portadora de la interaccións electromágnetica.

Generación: sistema formado por quarks y leptones, agrupados según la masa. La primera generación contiene los quarks up y down, el electrón y el neutrino electrónico; la segunda, quarks strange y charme, y los leptones muón y neutrino muónico; y la tercera formada por los quarks bottom y top, y los leptones tau y neutrino taónico.

Gluón (g): partícula portadora de la interacción fuerte.

Gravitón: partícula portadora de la interacción gravitatoria; no han sido observada aún directamente.

GRID (Reja o parrilla): servicio para compartir memoria, datos y computación al través de Internet. Va más allá de la comunicación simple entre ordenadores, intentando en última instancia ser una red global de computación.

Hadrón: partícula que "siente" la interacción fuerte, estando compuesta de quarks. Incluye a los mesones y a los bariones. Estas últimas partículas participan en interacciones fuertes residuales, como las que mantienen a los protones y neutrones unidos formando los núcleos de los átomos.

Higgs (bosón): cuanto elemental del campo de Higgs. Partícula elemental escalar (spin=0) predicha por el Modelo Estándar, necesaria para comprender la masa del resto de las partículas.

Higgs (campo): campo presente en todo el universo. Cuando las partículas atraviesan este campo interaccionan con él más o menos, dificultándose en mayor o menor medida  su movimiento. Por tanto, esa interacción confiere inercia a las partícula, es decir masa. 

Interacción Electrodébil: en el Modelo Estándar, las interacciones electromágnetica y débil están relacionadas (unificadas); los físicos utilizan el término electrofeble para abarcar las dos.

Interacción electromagnética: interacción debida la carga eléctrica; incluyendo las interacciones magnéticas.

Interacción débil: la interacción responsable de todos los procesos en los cuales el sabor cambia. Por tanto es responsable de la inestabilidad de quarks y leptóns pesados, y de las partículas que los contienen. Interacciones débiles que no cambian sabor (o carga) también han sido observadas.

Interacción fuerte: interacción responsable de unir quarks, antiquarks y gluones para componer los hadrones. Las interaccións fuertes residuales proporcionan la fuerza nuclear.

Interacción Fundamental: en el Modelo Estándar, las interaccións fundamentales son las interaccións electromágneticas, débiles, fuertes y gravitacionales. Hay por lo menos otra interacción fundamental que es responsable de las masas de las partículas (el campo de Higgs). Cinco tipos de interacción es todo lo que se precisa para explicar todos los fenómenos físicos observados.

Interacción gravitacional: interacción responsable de la atracción gravitatoria. El gravitón sería la partícula portadora de la interacción pero no ha sido aún observado directamente.

Interacción Residual: interacción entre objetos que no llevan carga sino que contienen los componentes que sí tienen esa carga. La interacción eléctrica residual entre moléculas es la llamada Fuerza de Van der Waals. La interacción fuerte residual entre los protones y los neutrones, debido a las cargas de color de sus quarks, es la responsable de la cohesión nuclear.

Interacción: proceso por el cual una partícula decae o responde a una fuerza debido a la presencia de otra partícula (como en una colisión).

Jet (chorro): cono estrecho de hadronrs y de otras partículas producida a partir de un quark o de un gluón.

Kaón (K): mesón que cuenta con un quark strange y un quark anti-up (o anti-down), o un quark anti-strange y un quark up o down.

LCG: infraestructura de computación, de almacenamiento y de análisis de datos para la comunidad de Física de Altas Energías que utilizan el LHC.

Leptón: fermión que no participa en interacciones fuertes. Los leptones con carga eléctrica son el electrón, el muón, el tau, y sus antipartículas. Los leptones sin carga eléctrica son los neutrinos.

Libertad asintótica: cuando dos quarks están próximos entre sí, intercambien gluones y crear un muy intenso campo de fuerza color que une a la quarks uno a otro. El campo de fuerza es mayor a medida que los quarks se apartan, creciendo de forma asintótica. Por el contrario, cuando se van acercando disminuye la interacción llegando a "ser" a distancias mínimas.

Linacs: abreviatura para acelerador lineal.

Masa propia (Rest Mass): masa definida por el cociente de la energía de la partícula aislada (libre) en reposo, dividida por el cuadrado de la velocidad de la luz. Cuando los físicos hablan de "masa" siempre si refieren a su "masa propia" (o en reposo).

Materia oscura: materia no visible para nosotros porque no emite radiación que podamos observar. El movimiento de las estrellas alrededor del centro de sus galaxias implica que un 90% de la materia en una galaxia típica es oscura. Los físicos especulan que también hay materia oscura entre las galaxias.

Mecánica Cuántica: leyes de la física que se aplican a escalas muy pequeñas. La característica esencial es que la carga eléctrica, momento lineal, momento angular, y las otras cargas, aparecen en cantidades discretas llamadas cuantos.

Mesón: hadrón compuesto de un número par de quarks. La estructura básica de la mayoría de los mesones es la unión de un quark y un anti-quark.

Modelo Estándar: Teoría de las partículas fundamentales y sus interacciones.

Monopolos magnéticos: Los monopolos magnéticos son partículas hipotéticas con una única carga magnética, bien un polo norte o un polo sur. Algunas teorías especulativas sugieren que, si existen, los monopolos magnéticos podrían producir la desintegración del protón. Estas teorías también predicen que dichos monopolos serían demasiados pesados como para que se pudieran producir en el LHC. Por otra parte, si los monopolos magnéticos fueran lo suficientemente ligeros como para producirse en el LHC, los rayos cósmicos que golpean
la atmósfera de la Tierra los hubieran producido ya, y la Tierra los habría parado y atrapado. El hecho de que la Tierra y otros cuerpos celestes sigan existiendo elimina la posibilidad de que los peligrosos monopolos magnéticos que se comerían a los protones fueran lo suficientemente ligeros como para producirlos en el LHC.

Muón: segundo tipo (sabor) de lepton cargado (en orden de masa creciente), con carga eléctrica -1.

Neutrino: leptón sin carga eléctrica. Los neutrinos participan solamente en interaccións débiles y gravitacionales, y son portatno muy difíciles de detectar. Hay tres tipos de neutrinos (asociados sendos a un tipo de leptón) y con una masa muy pequeña.

Neutrón (n): barión con carga eléctrica cero; es un fermión con una estructura básica de dos quarks down y otro up (ligados por gluóns).

Partícula Fundamental: partícula sin subestructura interna. En el Modelo Estándar los quarks, leptóns, fotón, gluóns, bosón W y Z son fundamentales. El resto de los objetos estan hechos de estos.

Partícula Subatómica : partícula que es pequeña comparada con el tamaño del átomo.

Partícula Virtual: una partícula que existe solamente en un instante extremadamente breve en un proceso intermediario. El principio de incertidumbre de Heisenberg permite esta violación evidente de la conservación de la energía. Sin embargo, la medida de la energía antes y después de un suceso está conservada.

Pión: el mesón de menor masa y que puede tener carga eléctrica +1, -1, o 0.

Plasma de quark-gluón (QGP): Una "mezcla" de las partículas más básicas de la naturaleza, libre de su estado confinado como ocurre dentro de los hadrones. Se cree que pudo haber existido algunas milionésimas de según después del Big Bang, antes de que la materia enfriase y comenzase a organizarse en hadrones y átomos.

Positrón (e+): la antipartícula del electrón.

Principio de Exclusión de Pauli: los fermións obedecen este principio, que implica que no pueden existir dos fermións en el mismo estado al mismo tiempo.

Principio de Incertidumbre: principio cuántico, formulado por Heisenberg, que indica que no es posible conocer exacta y simultáneamente los valores de parejas de variables complementarias como el momento y la posición, o la energía y el tiempo.

Protón (p): el hadrón más común, un barión con carga eléctrica +1 igual y contrario a la del electrón. Los protones tienen una estructura básica de dos quarks up y un quark down (ligados por gluones).

PSB (Proton Synchrotron Booster): Acelerador Sincrotrón de Protones perteneciente al complejo acelerador del CERN del que salen los protones con una energía de 1.4 GeV. Tanto las características transversales como longitudinales de los paquetes de partículas quedan establecidas en el PS Booster.

Quantum Chromodynamics (QCD): teoría cuántica de la interacción fuerte.

Quark (q): Un fermión fundamental que "siente" la interacción fuerte. Los quarks tienen carga eléctrica de +2/3 (up, charme y top) o -1/3 (down, estrange, bottom) en unidades donde 1 es la carga del protón.

Quench: es una transición resistiva, por ejemplo cuando un imán pasa del estado de superconductividad al del resistividad. Ocurre cuando la temperatura, o la corriente o el campo críticos, se separan más de lo tolerado de sus valores nominales. También puede ocurrir en caso de pérdidas en el haz de partículas.

Relativista: describe cualquer objeto que viaje a casi la velocidad de la luz, obedeciendo las leyes especiales de la Relatividad de Einstein.

Sabor (flavour): nombre usado para los diversos tipos de quarks (up, down, strange, charme, bottom, top) y para los diversos tipos de leptones (electrón, muón, tau). Para cada sabor de leptón hay un sabor correspondiente de neutrino. Es decir el sabor es el número cuántico que distingue los diversos tipos de quark/leptón. Cada sabor de quark y de leptón tiene una masa diferente. Para los neutrinos aún no si sabe que masa tienen.

Sincrotrón: tipo de acelerador circular en las que las partículas viajan en paquetes sincronizadamente en un perímetro de radio fijo.

Spin: momento angular intrínseco de una partícula subatómica.

Strange quark (s): El tercero sabor de quark (en orden de masa creciente), con carga eléctrica -1/3.

Strangelets: Strangelet es el término con el que se denomina a un hipotético trozo microscópico de “materia extraña” que contiene el mismo número de partículas, quarks, de tipo up, down y strange. De acuerdo con los estudios teóricos más recientes los strangelets se transformarían en materia ordinaria en una milésima parte de un millonésima parte de un segundo. Pero ¿podrían los strangelets fusionarse con la materia ordinaria y cambiarla por “materia extraña”?. La primera vez que se planteó esta cuestión fue en el año 2000 cuando comenzó a funcionar el Colisionador de Iones Pesados Relativistas (RHIC) en Estados Unidos. Un estudio de esa época demostró que no existían razones para preocuparse, y el acelerador RHIC ha funcionado durante ocho años buscando strangelets sin haberlos encontrado. Durante algunos periodos el LHC funcionará con haces de
núcleos pesados, como el RHIC pero a una energía mayor, lo que hace todavía menos probable que pudieran formarse strangelets. La producción de strangelets en el LHC es menos probable que el RHIC, y la experiencia en este acelerador ha validado el argumento de que no se pueden producir strangelets.

Suceso (evento): acontecimiento que ocurre cuando chocan dos partículas o una sola partícula decaen. Las teorías de partículas predicen las probabilidades de los varios acontecimientos posibles que pueden ocurrir cuando muchas colisiones similares o decaimientos son estudiados. No pueden predecir el resultado para un sólo acontecimiento.

Supersimetría (SUSY): es una propiedad postulada para el universo. Es una de las mejor motivadas extensiones del Modelo Estándar de partículas. La Supersimetría requiere que cada tipo de partícula tenga una partículas supersimétrica asociada de mucha mayor masa.

Tau: el tercero tipo (sabor) de los leptóns cargados (en urden de masa creciente), con carga eléctrica -1.

TeV: 1 trillón de electron-voltios (1012 eV).

Teorema Noether: debida á matemática Emmy Noether (1918) que afirma que si una transformación guarda un tipo determinado de simetría lleva asociado el cumplimiento de una determinada ley de conservación.

Teoría de cuerdas: acercamiento matemático incompleto de la física teórica que entiende las partículas como objetos dimensionales llamados cuerdas, más que como objetos cero-dimensionales (puntuales) como se entienden en el Modelo Estándar de partículas. Substituyendo las partículas puntuales por cuerdas, parece abrirse paso una teoría cuántica de la gravedad, lo que podría permitir una unificación total de todas las interacciones.

Teoría Inflacionaria: propone que después de la Gran Explosión inicial tuvieron lugar unos procesos en los que una sola fuerza unificada de la naturaleza se dividió en las cuatro fuerzas fundamentales que existen hoy.

Top quark (t): el sexto tipo (sabor) de quark (en orden de masa creciente, con carga eléctrica +2/3. Su masa es mucho mayor que cualquera otro quark o leptón.

Track: registro de la trayectoria de una partícula que atraviesa un detector.

Tracking: reconstrucción de la trayectoria dejada por el paso de una partícula a través de él detector.

Tranformación de paridad (también llamada inversión de la paridad): es el cambio simultáneo de las coordenadas espaciales.

Trigger system: lleva a cabo el proceso de selección en varias etapas. En los detectores del LHC, a decisión de mantener los datos de un evento se toma en menos de 2 microsegundos después de que el suceso haya ocurrido. De los 40 millones de cruces de "bunches" por segundo, menos de 100000 pasan el primer nivel de decisión.

T-simetría: es la simetría de las leyes físicas bajo la inversión del tiempo. Aunque en contextos reducidos puede encontrarse esta simetría, el universo en sí mismo no la verifica. Esto es debido al principio de incertidumbre (en las escalas cuánticas) y la entropía termodinámica (a escalas más grandes).

Up Quark (u): el sabor de quark con menos masa, y con carga eléctrica +2/3.

Vertex Detector: un detector situado muy cerca del punto de colisión. Permite que las traxectorias de las partículas procedentes del decaimiento de una partícula de vida muy corta producida en esa colisión pueda ser reconstruida con mucha precisión. Por tanto, el `vertex' point es diferente del punto de colisión.

W (bosón): partícula portadora de la interaccións débil. Está implicada en todos los procesos débiles en los que la carga eléctrica cambia.

Z (bosón): partícula portadora de las interacciones débiles. Está implicada en todos los procesos débiles que no cambien el sabor.