CERN cincuenta anos

2004/05/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Fisika

Acelerador LEP, o máis prestixioso dos realizados polo CERN.

CERN

Terminada a Segunda Guerra Mundial, a investigación científica en Europa non estaba en moi bo estado. Por unha banda, as consecuencias da propia guerra estaban á vista, tanto na ciencia como en calquera outro ámbito da vida. Os investigadores europeos tiñan poucos recursos, pouco diñeiro. Por suposto, a prioridade paira investir diñeiro non era a ciencia. Non podía ser. Por outra banda, moitos científicos fuxíronse, a maioría a Estados Unidos, polo que non era fácil organizar bos e eficientes grupos de investigación.

Hai que entender que naquela época o ambiente non era o máis adecuado paira investigar en física. A física nuclear foi a liña de investigación máis desenvolvida durante a guerra. E una vez terminada a guerra, non era de estrañar que paira a xente a física nuclear e o desenvolvemento das armas fosen en gran medida sinónimos. Pero a investigación da física non estaba relacionada unicamente con bombas e foguetes.

Estaban a descubrir novas partículas de tamaño máis pequeno que o átomo e non tiñan nada que ver coas armas. Doutra banda, a fisión nuclear podía ter gran importancia na produción de enerxía. Ademais, en 1947 inventouse o transistor en Estados Unidos e estábanse investigando novos materiais paira mellorar o transistor. Non hai que esquecer que a maior parte da tecnoloxía actual está baseada no transistor e, por tanto, na investigación de partículas.

Nesta situación, os científicos europeos tiñan que facer algo paira promover a investigación. O francés Louis de Broglie, premio Nobel de Física de 1929, realizou a súa primeira proposta neste sentido. Naquela época crearon moitas organizacións baseadas na cooperación internacional, por que non no ámbito da ciencia? Nun congreso celebrado en Lausana en 1949 propuxo a construción dun laboratorio internacional europeo.

En marcha o proxecto do novo acelerador LHC.

CERN

Varios Premios Nobel colaboraron no desenvolvemento da idea en congresos organizados pola UNESCO. Finalmente, o 29 de setembro de 1954 inaugurouse o laboratorio CERN co patrocinio de doce pobos europeos.

Primeiros aceleradores CERN

A partir desta época, a investigación de partículas baséase necesariamente en aceleradores. Os aceleradores ou sincrotrones (paira estas máquinas utilízanse ambos os nomes) aceleran as partículas e fanas chocar cunha gran enerxía. A distribución dos compoñentes do núcleo dun átomo require una gran cantidade de enerxía, polo que a detección destes compoñentes ou partículas tamén é imprescindible.

En definitiva, o obxectivo principal desta investigación é responder a unha sinxela pregunta: de que está feita a materia? E cando se di materia, quérese dicir todo. Porque todas as cousas están feitas de átomos, e os átomos están feitos de protones, neutróns e electróns, de que están feitos? Paira investigalo hai que facer chocar protones, neutróns e electróns paira ver que partículas salguen cando se desfán". A día de hoxe temos a resposta de que estas partículas están fabricadas en quarkez, pero hai outras moitas preguntas sen responder.

No CERN, por tanto, era imprescindible empezar a fabricar aceleradores. O primeiro realizouse antes de finais da década de 1950, co que se podía obter una enerxía de 600 millóns de electrónicos (600 MeV). Hai que ter en conta que o electrón-voltio (eV) é una unidade de enerxía que necesita un electrón paira alcanzar un potencial dun voltio desde a parada. Pénsese que a enerxía dunha pequena pila doméstica cede o potencial de 1,5 voltios a millóns de electróns. Por tanto, non é de estrañar que un acelerador proporcione 600 MeV.

Co paso dos anos, o CERN comezou a utilizar una tecnoloxía cada vez mellor, facendo cada vez mellores aceleradores. O sincrotrón podía alcanzar a enerxía de 300 GeV (300.000 millóns de eV) construída paira 1971, o que supón 500 veces máis enerxía que a primeira. Este sincrotrón era un túnel circular de sete quilómetros de lonxitude. Una fermosa instalación.

A investigación con estes aceleradores trouxo consigo resultados practicamente desde o principio. En 1973 descubriuse que o tamaño dos protones aumenta a medida que aumenta a enerxía, o que indica que os protones están constituídos por partículas máis pequenas que poden distribuírse mediante a doazón de enerxía.

O campo eléctrico que acelera electróns e positrones oscílase dentro destes recipientes de cobre.

CERN

Foron moitos os sincrotrones que puxo en marcha o CERN. Nos últimos anos a máis famosa foi a LEP ( Large Electron-Positron collider ), un ciclotrón de 27 quilómetros de circunferencia que comezou a súa andaina en 1981 e que paralizou en 2000. Deu moitos resultados, destacando o premio Nobel de Física outorgado polos científicos Carlo Rubbia e Simon van der Meer en 1984 polo seu traballo neste acelerador.

O traballo realizado polo holandés Van der Meer tiña que ver coa mellora dos lotes de partículas. Segundo este traballo, ademais de realizar aceleradores cada vez máis grandes, pódense mellorar as partidas que aceleran. De feito, en 1978 este físico inventou una técnica paira acumular eses feixes de raios. O raio "arrefriado" aumentaba a súa intensidade e conseguía acumulalos. Mediante esta técnica aumentaban considerablemente a eficacia das OPEs e outros sincrotrones.

Pero a época das OPEs finalizou hai catro anos. No seu lugar está a fabricarse un novo acelerador: LHC ( Large Hadron Collider ). Esta nova máquina alcanzará una enerxía de 1 TeV, é dicir, un billón de electrón.

Cámaras de detección de partículas

Ademais dos aceleradores, fabricaron outros moitos aparellos. Por exemplo, desenvolvéronse cámaras de investigación de partículas en hidróxeno ou outros medios, dotadas dos imáns máis grandes até entón. Estas cámaras eran naquela época os dispositivos de detección de partículas máis avanzados do mundo, que en definitiva poden detectarse ao chocar as partículas cos átomos da cámara.

En 1967 formouse una cámara chamada Gargamelle. Esta cámara estaba chea dun líquido pesado e o neutrino servía paira "cazar". O descubrimento máis significativo que se fixo con esta cámara estaba relacionado con estas partículas: que os neutrinos poden interactuar con outras partículas sen deixar de ser neutrinos.

A LEP atópase nun túnel subterráneo de 27 km en Xenebra.

CERN

A liña de investigación de cámaras e detectores tamén supuxo grandes beneficios paira o CERN. De feito, o francés Georges Charpa recibiu o Premio Nobel de Física en 1992 pola súa invención da cámara multihilo proporcional, un tipo de detector.

Futuro

En 2001, investigadores do CERN anunciaron novos resultados na investigación da par materia-antimatería. Por que a materia na natureza é máis común que a antimatería? Paira responder a este tipo de preguntas son necesarias numerosas investigacións sobre partículas, cada vez con máis enerxía. E paira iso estanse preparando novos recursos no CERN.

O CERN celebra este ano a súa celebración. Pero iso non quere dicir que deixen de traballar. Como dixemos, una das prioridades é a construción do LHC. En calquera caso, a investigación básica en física seguirá sendo o lugar do CERN, polo menos durante os próximos cincuenta anos.