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13 enero 2015

El LHC despierta de nuevo

Física | Investigación | Premio Nobel | Química
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Los premios Nobel rara vez se conceden en caliente; lo habitual es que transcurra un tiempo de maduración hasta que se considera pertinente distinguir un hallazgo logrado varios años antes, a veces incluso décadas. Pero el Nobel de Física de 2013 fue una de las excepciones. En julio de 2012, los investigadores del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) en Ginebra informaron del descubrimiento de una partícula largamente buscada, el bosón de Higgs. Quince meses después, la Real Academia Sueca de Ciencias anunciaba la concesión de su galardón de Física a Peter Higgs y François Englert, autores de la teoría que postulaba la existencia de esta partícula.

A nadie sorprendió una noticia que parecía caer por su propio peso. A raíz del anuncio del CERN, el popular físico teórico Stephen Hawking se había pronunciado a favor de la concesión del premio a Higgs, incluso a pesar de que el hallazgo del bosón le había costado a Hawking perder una apuesta de 100 dólares. Pero sobre todo, pocos habrían puesto en duda que era un acto de justicia premiar el éxito de la máquina más cara y grandiosa de la historia de la ciencia: el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el mayor acelerador de partículas del mundo, cuya construcción costó unos 3.000 millones de euros y que extiende su anillo de 27 kilómetros entre Suiza y Francia.

Trabajos de mantenimiento del LHC/CERN

El descubrimiento del bosón de Higgs explica el origen de la masa de toda la materia visible que conocemos, poniendo así el broche al llamado Modelo Estándar. El principal significado del hallazgo estriba en completar y ratificar el esquema sobre el que los físicos teóricos han basado sus predicciones durante décadas, y es precisamente esta confirmación el motivo de la decepción de Hawking, quien auguraba un escenario más interesante para los teóricos si la conocida como “partícula Dios” nunca llegaba a manifestarse.

Aunque el objetivo más buscado del LHC lograra cubrirse en su primera ronda de funcionamiento, esto no implica ni mucho menos que el acelerador haya perdido su razón de ser. De hecho, y según la investigadora del CERN Fabiola Gianotti, “el descubrimiento del bosón de Higgs fue solo el comienzo del viaje del LHC”. Pero después de tres años de operaciones, la máquina necesitaba cuidados. En febrero de 2013, los técnicos la desconectaron para someterla a un exhaustivo proceso de mantenimiento y actualización que duró 16 meses.

Detector del experimento ATLAS/ CERN

Por fin, en junio de 2014, el CERN anunció que el LHC se activará de nuevo en 2015 para una nueva ronda de tres años de investigaciones. Ese mismo mes, los ingenieros terminaron de conectar los electroimanes superconductores que guían los rayos de protones a lo largo del anillo para hacerlos colisionar, una tarea que según el CERN es “similar a disparar dos agujas a diez kilómetros de distancia con tal precisión que se encuentran a mitad de camino”. Para acelerar los haces de partículas a velocidades próximas a la de la luz, los imanes deben enfriarse con helio líquido hasta -271,3 oC, una temperatura inferior a la del espacio exterior. Entre febrero y marzo se emprenderán los primeros ensayos de aceleración de protones con vistas a que en una fecha aún por determinar, pero que el CERN estima para mayo, las colisiones comiencen a producirse en los cuatro detectores o experimentos principales del LHC, llamados respectivamente ATLAS, CMS, ALICE y LHCb.

Lo que diferencia a esta segunda ronda de funcionamiento de la anterior es la energía a la que se producirán las colisiones. En los primeros tres años de operaciones del LHC, los protones chocaban a 7 teraelectronvoltios (TeV), solo la mitad de la capacidad de la máquina. En esta segunda fase las partículas colisionarán a 13 TeV, aún por debajo de la energía máxima del LHC pero a una escala hasta ahora desconocida que según el director general del CERN, Rolf Heuer, supone disponer de “una máquina nueva, preparada para situarnos en el camino hacia nuevos descubrimientos”.

¿Cuáles serán estos nuevos descubrimientos? Según el jefe de la Unidad de Teoría del Departamento de Física del CERN, Ignatios Antoniadis, a los niveles de energía que alcanzará el LHC se deja atrás el Modelo Estándar para entrar en un territorio desconocido. Al fin y al cabo, si el bosón de Higgs es el responsable del origen de la masa, esto solo se aplica a la materia visible, que es únicamente la quinta parte de toda la materia del universo. El resto es materia oscura, tan desconocida como su nombre sugiere; una incógnita que, según Antoniadis, podría desvelarse si el LHC lograse detectar las WIMP o partículas masivas de interacción débil, sus candidatas hipotéticas. Pero aquí no acaban las respuestas que la nueva física del LHC podrá revelar. En sus colisiones podrían encontrarse, entre otros hallazgos, indicios de supersimetría, una propiedad teórica de la naturaleza que quizá allanaría el camino hacia ese santo grial de la física que titula el reciente biopic sobre Stephen Hawking: la Teoría del Todo.

Javier Yanes para Ventana al Conocimiento

@yanes68

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