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LHC: llega la hora

2008/09/07 Arakistain Aizpiri, Lorea - Elhuyar Zientziaren Komunikazioa

Ha llegado el momento del acelerador LHC, el mayor estudio de la historia de la física de partículas. El miércoles 10 comenzará a trabajar el acelerador de adrones de 27 kilómetros de la organización CERN. Entonces, el proyecto de los más enterrados en Ginebra, entre Francia y Suiza, con un coste de 5.000 millones de euros, recibirá su primera inyección de protones.
El acelerador LCH es un tubo circular de unos 27 kilómetros. (Foto: CERN)

Pero no creas que estamos emitiendo la orden de encendido o apagado. No es tan simple. Para finales de julio, los 1.600 imanes que componen el acelerador se enfriaron casi a cero absoluto y comprobaron que todo el sistema eléctrico funciona correctamente. A continuación se sincronizaron con la décima parte de precisión de un nanosegundo el sincrotrón SPS que 'inyectará' el acelerador y los haces de protones en el acelerador. Y a partir de ahora empezarán a trabajar.

Cuando hablamos del acelerador LHC, también trabajamos con mucho calor y frío. El choque entre haces de protones producirá temperaturas 100.000 veces más calientes que en el corazón del sol. A su vez, mantienen el acelerador LHC a una temperatura muy fría, de -271,3 grados centígrados. Además, contamos con el ordenador más potente del mundo conectado al acelerador. De hecho, calculan que recibirán 15 petabytes al año, información suficiente para llenar 2.250.000 DVDs.

Acelerando partículas

Y tanta tecnología, presupuesto y curiosidad, ¿para qué? Pues básicamente para acelerar las partículas. Sobre todo, acelerarán los protones, partículas más pequeñas que los átomos, para hacer chocar en sentido contrario. La aceleración de partículas no es novedad: En el lugar del LCH se encontraba el primer acelerador de LEP, con el mismo trabajo pero con una capacidad más limitada. El LHC tiene una capacidad de generación mucho mayor. El LP antiguo podría generar hasta 209 GeV (209 millones eV) y se espera que el LHC genere 7TeV (7 billones eV).

Vista aérea del territorio en el que se encuentra el LHC. Situada cerca de la ciudad de Ginebra, en la frontera entre Suiza y Francia. (Foto: CERN)

En el acelerador LEP se aceleraban los electrones, pero en el nuevo LHC se acelerarán los protones. Los protones son 1.836 veces más pesados que los electrones y necesitan más energía.

Una vez que el acelerador está en marcha, los científicos estudiarán las partículas que van a chocar y las que se van a producir como consecuencia del choque, los principios físicos del universo.

En busca del bosón Higgs

En todos los experimentos se espera algo. En este caso esperan encontrar el llamado bosón Higgs. Nunca lo han visto, no se puede asegurar que haya, pero los científicos creen que aporta masa a las partículas.

La cuestión es que el bosón Higgs daría la explicación que falta para completar la teoría, el modelo estándar, que explica las fuerzas que hay en el universo. El modelo estándar sirve para presentar partículas existentes y predecir las interacciones entre ellas, pero no la masa de estas partículas. Y sabemos que muchas partículas tienen masa, porque nosotros también estamos hechos de esas partículas.

Pues la teoría Higgs vino a explicar la masa en 1964. Según la teoría que se impone entonces y se mantiene ahora, todas las partículas están metidas en un campo, en el área de Higgs. Y esa zona la transmite una partícula, un bosón, el bosón Higgs.

Simulación de un experimento para la detección del bosón Higgs.
CERN

¿Y si no lo encuentran? No encontrarlo no significa que no esté y es posible que continúe buscando. Si desesperan y concluyen que no existe, es una señal de que han estado muy mezclados en el intento de comprender el universo, a un nivel muy básico. Por otro lado, se abrirían nuevas puertas. Necesitarían nuevas teorías.

Esperando sorpresas

Al margen del bosón Higgs también se analizará la materia y la antimatería. Aunque en el origen del universo había materia y antimatería, al chocar entre sí desaparecían ambas. La cantidad, sin embargo, no era equilibrada porque, a pesar de la desaparición de la antimatería, la materia se quedó y surgió el universo. Este desequilibrio hace que nosotros estemos aquí y no “antiguamente”. Por otro lado, en otro experimento se reconstruirán altas densidades.

Sin embargo, muchos científicos esperan algo más. Están esperando algo que no conocen ni esperan y esperan sorpresas para seguir trabajando en la búsqueda de respuestas a nuevos problemas.

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