Cuenta atrás para el nuevo colisionador del CERN
La primera circulación de un haz de partículas en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en el CERN se efectuará este 10 de septiembre. Lo que supondrá un acontecimiento histórico para la comunidad científica, será objeto de una retransmisión televisiva.
Con el acelerador se estudiarán las colisiones de partículas a energías nunca alcanzadas. El objetivo es avanzar en la comprensión del universo para descubrir de qué está hecho y cómo se constituyó.
Ya hace más de 18 meses que ha empezado la cuenta atrás para el pistoletazo de salida del nuevo acelerador de partículas en el Laboratorio Europeo para la Investigación Nuclear (CERN).
Esta organización científica internacional para la física nuclear dispone desde hace medio siglo de un centro donde se reúne la elite europea de la investigación de los elementos fundamentales que constituyen el universo.
Tras más de doce años de construcción y experimentación, se pondrá en marcha este 10 de septiembre el denominado Gran Colisionador de Hadrones (LHC).
Fase de optimización
Se trata de una gigantesca obra de la ingeniería civil, construida a unos 100 metros bajo tierra en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. Ubicado en un túnel de 27 kilómetros de circunferencia, el acelerador utiliza tecnologías todavía irrealizables hace treinta años.
Es el acelerador más poderoso de partículas del mundo. En comparación con sus predecesores, producirá haces que tendrán una energía siete veces más elevada y una intensidad treinta veces superior.
Mar Capeáns, investigadora de número del Departamento de Física en el CERN, estima que la fase de optimización del nuevo colisionador será muy larga y que no se podrá hacer física real hasta 2010, cuando la máquina habrá alcanzado su régimen nominal.
Inversiones de 8.000 millones de dólares
La física participa en este proyecto desde que empezó a trabajar en el CERN en 1992. Estudió y se doctoró en Física en su ciudad natal de Santiago de Compostela (Galicia), y es la primera española que forma parte de la plantilla científica permanente del CERN.
Preguntada por la trascendencia del nuevo colisionador para el avance en el campo de la física de partículas y sobre los 8.000 millones de dólares que los estados miembros del CERN han invertido en el proyecto LHC, la investigadora gallega justifica los enormes gastos:
“Es la única forma de seguir adelante. La física de partículas está en un momento en que los experimentos de laboratorio ya no dan las respuestas que se necesitan. Entonces hay que ir hacia procesos en los que las energías y el tipo de partículas que se necesitan sólo se pueden conseguir en aceleradores. Por lo tanto, o trabajan todos los países juntos, o nadie lo hace… Yo creo por eso que el CERN es una organización que, en ese respecto, es una de las grandes y verdaderas colaboraciones europeas.”
Más de 9.000 investigadores de todo el mundo tienen pensado trabajar con el nuevo colisionador. El LHC es, por tanto, un instrumento imprescindible, sin el cual los físicos no tendrían la oportunidad de corroborar sus teorías.
En busca de la partícula de Dios
Una de las principales tareas de los aceleradores en el CERN es la detección de los denominados agentes de interacción. Con los colisionadores anteriores, el centro ya ha logrado descubrir los bosones W y Z, que son minúsculas partículas que pertenecen a la denominada fuerza débil.
Otros agentes son el fotón, que es asociado a la fuerza electromagnética, o el gluón, que es un agente de la fuerza fuerte. El siguiente reto es la detección del famoso bosón de Higgs, una partícula que confirmaría el modelo estándar que explica el funcionamiento y la naturaleza del universo.
“Encontrar ese bosón de Higgs es fundamental porque nos permite entender que estamos yendo en la buena dirección, y que el modelo teórico y todo lo que se puede extrapolar de ese modelo, está bien encaminado”, señala Capeáns.
Cuatro detectores
En el LHC están instalados cuatro detectores en cuatro puntos diferentes que llevan a cabo distintos experimentos. Uno de los mayores desafíos tecnológicos y de ingeniería es la medición de los datos que se producen a raíz de las colisiones de los haces de partículas dentro del acelerador.
Una de las cuestiones a resolver es cómo medir esos datos producidos por las colisiones sin interferir en los resultados de la medición: “Esta es una de las claves de cómo se construyen esos detectores. Se trata de capas de sensores diferentes que proporcionan informaciones distintas, pero es sólo combinando la información de todas estas capas que podemos predecir si lo que ha pasado es un muón, un electrón, un fotón, etc.”, explica Capeáns.
“Es haciendo este tipo de correlaciones y entendiendo qué es lo que pasa en las distintas capas, que uno llega a predecir cuál es la partícula que ha pasado. La partícula en sí no se ve nunca, sólo se ve la traza que deja en los sensores que se han colocado alrededor del punto de colisión.”
La polémica de los agujeros negros
El avance de la física de partículas sólo puede asegurarse mediante inversiones cuantiosas en nuevas tecnologías y máquinas de experimentación. La enorme cantidad de energía que gasta el nuevo acelerador del CERN y las nuevas dimensiones del aparato, han suscitado varias polémicas en los últimos meses.
Algunos científicos encabezados por el bioquímico alemán Otto Rössler, están muy preocupados y temen el fin del mundo, porque creen que los agujeros negros que se podrían llegar a producir en los tubos del LHC, provocarán la aniquilación del planeta.
“Sí, el tema de los posibles agujeros negros en el LHC ha tenido bastante repercusión mediática. Reconozco que es un tema atractivo que hace buenos titulares”, confiesa Capeáns.
Pero la investigadora española disipa los temores: “Es un tema que ha sido estudiado con muchísima seriedad… Yo creo que los argumentos han sido dichos por científicos de muchísimo renombre. Y son varios.”
“El primero es que esa teoría de la creación de los agujeros negros se basa en una teoría científica hasta cierto punto exótica… No hay realmente una base experimental que nos permita decir a ciencia cierta que eso va a crearse en el LHC.”
“El segundo argumento es que incluso si esos agujeros negros se llegasen a producir en las colisiones del LHC, se evaporarían inmediatamente.” Y el tercer argumento, que aporta Capeáns, también es muy convincente: “Lo único que hacemos en el LHC es reproducir en el laboratorio procesos que ocurren en el universo en este mismo instante y que ocurren repetidamente desde hace miles y miles de millones de años.”
Y concluye: “Ha habido físicos teóricos y experimentales que han estudiado el detalle y se han puesto con las fórmulas, y en ningún caso se ha llegado a la conclusión de que es un problema real.”
swissinfo, Antonio Suárez Varela, Ginebra
En el LHC, protones de gran energía en dos haces a contracorriente se harán colisionar para encontrar partículas exóticas.
Los haces de partículas contienen mil millones de protones. Son dirigidos por miles de imanes supraconductores y alcanzarán una velocidad próxima a la de la luz.
Los haces se mueven por lo general por dos tubos vacíos, pero en cuatro puntos penetrarán detectores donde se realizarán los experimentos más importantes. Esos cuatro detectores llevan los acrónimos ALICE, ATLAS, CM y LHCb.
En los detectores se producirán hasta 600 millones de colisiones por segundo. Las capas detectores en esos cuatro puntos experimentales registrarán los datos cuyo análisis informático podrá llevar al tan anhelado descubrimiento del bosón de Higgs, la supuesta partícula de Dios.
El CERN, líder mundial en la física de partículas, es hoy un modelo de colaboración científica internacional. Su objetivo es investigar la estructura física de la materia y las interacciones que la gobiernan.
Considerado como la primera iniciativa con carácter europeísta, se fundó en 1954 para recuperar a los físicos europeos que habían emigrado durante la II Guerra Mundial e impulsar la colaboración científica y tecnológica en el Viejo Continente.
En el CERN nació la World Wide Web (Internet), creada originalmente como sistema de intercambio de información entre sus investigadores.
Mar Capeáns nació en 1967 en Santiago de Compostela en cuya universidad estudió y se doctoró en Física.
En 1992 fue contratada por el CERN y en 1998 se trasladó a Hamburgo para trabajar en la Deutsches Elektronen-Synchroton (DESY), hasta que en el año 2000 se reincorporó al CERN para participar en el experimento ATLAS.
Es la primera española que forma parte de la plantilla científica permanente del CERN y una de las pocas mujeres que ocupa un puesto de responsabilidad en la institución científica europea, líder mundial en la física de partículas.
Casada y madre de una niña de once años, organiza su tiempo al milímetro para poder conciliar sus responsabilidades profesionales y familiares.
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