EL GRAN COLISIONADOR DE HADRONES (LHC): UNA VISIÓN DEL PASADO AL ALCANCE DEL FUTURO

8 de noviembre de 2009

 

Han pasado dos décadas desde que se inició este megaproyecto -que, teóricamente, nos ayudaría a revelar el origen del universo. Exactamente, se esperaba descubrir qué partículas se formaron en la mil millonésima fracción de segundo posterior a la gran explosión que dio lugar al tiempo y espacio -el Big Bang. Sin duda, se trata de un reto científico extraordinario, que proporcionará respuestas a las dudas que tenemos sobre nuestro origen y el del universo.

¿Y EL ORIGEN DE LA INVESTIGACIÓN?

En la década de los 30s, se descubrió que podía analizarse el universo con la luz de longitud de onda ultravioleta, infrarroja y de radio. Sin embargo, fue recién en 1964 que dos científicos, Arno Penzias (Premio Nobel 1978) y Woodrow Wilson (Premio Nobel 1978), haciendo uso de la Antena de Cuerno (ver video), descubren lo que hoy se considera la imagen más antigua del universo. Se abrió, entonces, un nuevo campo de investigación.

Actualmente, sabemos que la luz de las estrellas observada por los astrónomos con tanto detenimiento no es reciente, sino que muestra cómo era la estrella en el momento en el que se emitió la luz. De ahí el gran interés en la visión telescópica del universo -ya que, cuanto lejos podamos ver, nos acercaremos mucho más al punto crítico del Big Bang. No obstante, la tecnología (aún) no permite estudiar las estrellas antes de que se formen, por lo que existe todavía un gran vacío en el conocimiento actual de nuestro continuum espacio-tiempo.

TEORIAS QUE SUSTENTAN EL PROYECTO

La teoría utilizada en la física de partículas, que es de gran ayuda para el proyecto LCH, recibe el nombre de Modelo Estándar, que lista 12 partículas fundamentales que describen los elementos básicos de la materia. Este modelo comprende tres familias de partículas:

1. Seis leptones sin interacciones fuertes.

2. Seis quarks con los que se forman todos los hadrones.

3. Partículas intermediarias como el gluón para la interacción fuerte entre quarks, los fotones para la interacción electromagnética, las partículas W y Z para la interacción débil, y el gravitón para la interacción gravitacional (Física Universitaria con Física Moderna, Sears y Young, capítulo 44).

modelo-estandar-2

Por otro lado, todos conocemos la teoría del Premio Nobel de Física Albert Einstein, que define la relación entre masa y energía mediante la famosa ecuación “E = mc2”. Es necesario entender que dicha relación también nos indica que la materia es una de las manifestaciones de la energía. Con este enunciado, ya podríamos pasar a determinar el propósito del gran colisionador de hadrones.

Existe, empero, otra teoría que surge del absurdo al cual llevan los cálculos empleando el Modelo Estándar, así como de la gran interrogante: ¿de dónde proviene la masa? Esa teoría se llama Mecanismo De Higgs. Este modelo físico-matemático supone que las partículas fundamentales más pesadas interactúan con un campo (Campo De Higgs), formando la masa. Las otras partículas, que se desplazan con una rapidez similar o equivalente a la de la luz (evaluando siempre la relatividad del movimiento según el sistema de coordenadas de la mecánica clásica), no producen ningún efecto apreciable al colisionar con el campo de Higgs.

Para completar la teoría, es necesario suponer una partícula adicional a las contempladas por el Modelo Estándar, y ésa es la Partícula De Higgs o Bosón de Higgs -la única partícula hipotética que es usada para explicar la formación de masa a partir de partículas elementales como el fotón.

Trazas del Bosón de Higgs - Foto CMS

ACELERADOR DE PARTÍCULAS

Con toda esta información, ya tenemos una idea más clara del objetivo de los aceleradores de partículas y en especial del LHC. Pero es preciso definirlos con exactitud. El acelerador de partículas usa campos eléctricos y magnéticos para acelerar y direccionar haces de partículas cargadas. Existen dos modelos de aceleradores: el ciclotrón y el sincrotrón.

El ciclotrón es un acelerador que emplea imanes para generar una trayectoria circular en las partículas. Los imanes producen un campo magnético que es perpendicular a la trayectoria de las partículas. El primer ciclotrón fue inventado por E.O. Lawrence y M. Stanley Livingston. La construcción de grandes electroimanes es su principal desventaja.

El sincrotrón produce mayor energía que el ciclotrón, ya que su propia trayectoria es un anillo circular llamado “anillo de aceleración”. Uno de los más grandes sincrotrones antes del LHC era el Fermilab, donde se realizaron los primeros avances para probar la existencia de la Partícula De Higgs.

Fermilab - Segundo colisionador de hadrones más grandes del mundo

TEORÍAS FALSAS Y PROBLEMAS CON EL LCH

En las últimas semanas, se reportó que el LHC estaba averiado: debido a su gran tamaño (27 kilómetros de diámetro), es obvio que errores que podríamos tildar de insignificantes paralicen toda la investigación. Con todo, lo que más llamó nuestra atención fue la noticia sobre uno de los 7000 científicos que trabajan en la investigación, detenido por ser sospechoso de mantener vínculos con la agrupación terrorista al-Qaida. El cable que llegó a las redacciones de todo el mundo dejó implícita la hipótesis de que el físico, de nacionalidad francesa, era el responsable de las averías reportadas a la fecha. No se mencionó cuán involucrado estaba con el proyecto, por lo que tendremos que esperar los resultados finales de la investigación.

Entendemos que la gravedad de esta inquietante “conexión” viene por el lado de las teorías que se han planteado respecto a la desaparición del mundo ante eventuales, imprevistos efectos colaterales, como agujeros negros o explosiones que liberasen una inmensa cantidad de energía. En efecto, si se formara un agujero negro en la colisión de los protones dentro del LHC, éste se “alimentaría” del campo gravitatorio y de todo aquello que esté a su alrededor -por lo que la Tierra, su satélite natural y acaso el Sistema Solar podrían desaparecer.

Se ha demostrado que los agujeros negros que se puedan formar de modo artificial, se evaporan casi instantáneamente. Además, es posible detectarlos en caso alguna partícula con masa desapareciese. Para proporcionar mayor fundamento contra estas teorías un tanto alarmistas, los científicos revelaron que ellos han recreado un ambiente ideal para producir la colisión, por lo que tienen el control de todo aquello que suceda en la investigación. O al menos eso afirman. Lo único novedoso y desconocido, señalan entusiastas, es la posibilidad de encontrar la partícula de Higgs y empezar a estudiar/demostrar cómo nació esta realidad en la que vivimos -tan objetiva y verídica para algunos como subjetiva e inaprensible para otros.

Gabriel Jiménez

DOCUMENTAL SOBRE EL LHC POR LA BBC:

 

 

 

 

 

NOTICIAS DE INTERÉS:

Brian Cox (científico de la investigación): http://www.ted.com/talks/view/id/531

http://espanol.news.yahoo.com/s/ap/091011/tecnologia/eur_gen_francia_cientifico_arrestado

http://www.elperiodico.com/default.asp?idpublicacio_PK=46&idioma=CAS&idnoticia_PK=544774&idseccio_PK=1021

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