Medio siglo de caza a lo infinitamente pequeño
En 50 años, los físicos del CERN han aprendido mucho sobre los ‘granos’ infinitesimales que componen todo lo que es y se interrogan sobre las fuerzas que los animan.
Tres premios Nobel han recompensado estos avances. Los físicos del CERN esperan ahora los futuros viajes al corazón de la antimateria o de la energía negra.
“El CERN sirve para comprender el universo. Para saber de qué está compuesto, de dónde viene y también, un poco, para saber adónde va”, subraya el doctor James Gillies, portavoz del mayor laboratorio mundial de física de las partículas.
Cuando nace el CERN el conocimiento de la materia se limitaba a los átomos. La física teórica postulaba ya la existencia de partículas elementales más pequeñas que el protón y el neutrón, pero aún no había podido estudiar sus propiedades ni su comportamiento.
Se sabía también que, al lado de la materia, existía una antimateria. Es decir, átomos ‘inverbtidos’ donde los electrones llevan una carga positiva y los protones una carga negativa. Pero aquella teoría todavía no había sido verificada.
El microscopio último
En la física de las partículas se trabaja sobre objetos tan pequeños que no están al alcance del microscopio más potente. “El núcleo de un átomo tiene una talla de 10 a la menos 15 metros y las particulas que nosotros estudiamos son aún más pequeñas”, recuerda James Gillies.
Estas partículas obedecen a leyes extrañas que no tienen relación con aquellas del mundo visible. Por ejemplo, una de ellas sólo vive durante una millonésima de millonésima de segundo, antes de transformarse en dos partículas más leves.
Siempre en movimiento, las partículas pueden también ser consideradas como ondas. Ahora bien, las ondas dejan huellas. Un poco como el avión que vuela tan alto en el cielo que el ojo no ve sino la estela de condensación que deja tras de sí.
Es así como funcionan los aceleradores de partículas del CERN. Mediante imanes gigantes se hacen girar haces de protones, neutrones o electrones, en un tubo al vacío, a velocidades próximas a la de la luz. Así, se pueden observar las huellas que dejan las colisiones de estos objetos entre sí, o contra blancos.
Los aceleradores son también capaces de fabricar partículas. En efecto, en virtud de la famosa ecuación de Einstein E= MC2, se sabe que la materia es convertible en energía e inversamente. Y la energía de ciertas colisiones es tal que puede dar lugar al nacimiento de la materia o de la antimateria.
Que la fuerza sea con ellos
El primer episodio de la gran búsqueda adelantada en el CERN tuvo lugar en 1.665, cuando Isaac Newton descubrió la teoría de la gravedad.
Despues fueron identificadas otras tres fuerzas que explican por qué la materia es hoy un todo coherente y no una ‘sopa’ de partículas sin forma, como fue en el origen de los tiempos.
Se trata en primer lugar de la fuerza electromagnética (responsable entre otras cosas de la electricidad, de la luz o de reacciones químicas), después, de la fuerza débil (que actúa en el proceso radiactivo que da luz a las estrellas), y, en fin, de la fuerza fuerte ( que mantiene reunidas a las partículas que forman el núcleo de los átomos).
El sueño de los físicos es el de poder llegar a unificar las cuatro fuerzas. Es decir, probar que no son sino las formas diferentes de una sola y misma energía. Desde hace un medio siglo el CERN está en el corazón de esta investigación.
El nuevo Grial de los físicos
Hay otra cuestión que inquieta a los físicos. “Nuestra teoría estándar funciona muy bien si se admite que las partículas no tienen masa. Ahora bien, tenemos la prueba de que tienen una, pero el problema está en que no sabemos por qué”, explica James Gillies.
La respuesta podría llamarse ‘boson de Higgs’, nombre del experto británico Peter Higgs que ha postulado su existencia.
El 2 de noviembre el CERN desconecta el LEP, su gran acelerador donde, desde hace 16 años, giran las partículas. Durante los últimos meses, exigiendo la máquina hasta los límites de su potencia, se creyó haber detectado la huella del ‘boson de Higgs’.
Fue sólo una falsa esperanza. La búsqueda del nuevo Grial de los físicos fue entonces postergada al 2007, fecha prevista para la puesta en marcha del LHC (Large Hadron Collider) que permitirá sondear la materia con más profundidad de lo que se ha podido hacer hasta ahora.
Construída en el mismo túnel de 27 kilómetros de circunferencia que alberga al LEP, la nueva máquina será 70 veces más potente. Costará alrededor de 3.200 millones de francos suizos y será única en el mundo.
Alba de una nueva era
El LHC no servirá sólo para seguirle los pasos al ‘boson de Higgs’. Los físicos continuarán su exploración de la antimateria y seguirán interesándose más de cerca en la materia negra o energía negra.
Actualmente se considera que aquello que el ojo puede ver en el universo no representa sino entre un 4 y un 5% de lo que existe. La presencia de inmensasa cantidades de materia invisible explicaría en particular la fuga de las galaxias y el hecho de que éstas se alejen unas de otras, cada vez con mayor rapidez.
Se sabe ya que una parte de esta materia negra está formada por estrellas muertas (agüjeros negros), cuerpos celestes tan densos que ‘devoran’ incluso la la luz que pasa a proximidad.
Pero esta explicación no basta. Deben existir en el universo nubarrones de partículas aún desconocidas, relativamente pesadas. Existen desde los orígenes de los mundos y nunca están reunidas para formar objetos más complejos.
“Con el LHC se podría tener ssuficiente energía para crear algunas de aquellas partículas”, espera James Gillies. En su opinión: “esto anunciaría el alba de una nueva era”.
Swissinfo, Marc-André Miserez.
(Traducción, Jaime Ortega)
Premio Nobel de Física de 1984 a Carlo Rubbia y Simon Van der Meer por el descubrimiento de las ‘partículas boson’W y Z. Esto ha permitido confirmar la unificación de la fuerza electromagnética y de la fuerza débil.
En 1992 el Nobel de Física se atribuye a Georges Charpak, inventor de un nuevo detector de partículas.
Fundado en 1954, El Consejo Europeo para la Investigación Nuclear (CERN), es el órgano que administra el Laboratorio Europeo de Física de las Partículas, instalado en la frontera franco-suiza, cerca de Meyrin, Ginebra.
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