Máquina gigante para lo infinitamente pequeño
A unos meses de su entrada en servicio, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha invitado al público a visitar su nuevo acelerador y a tratar de entender por qué sólo un monstruo semejante es capaz de hurgar entre los componentes infinitesimales de la materia.
Es la mayor colaboración científica de todos los tiempos. Entre la frontera franco-suiza, a las puertas de Ginebra, el CERN se dispone a detonar su Gran Colisionador de Hadrones, un acelerador de partículas como nunca había existido en el mundo.
Tras más de 20 años de elaboración y siete años de trabajos, el público pudo observar ciertas partes espectaculares de ‘la bestia’ y asistir a divertidas demostraciones de física, durante la jornada de puertas abiertas celebrada el pasado 6 de abril.
Y es que más allá de las cifras, de los millares de toneladas de metal, los millones de kilómetros de cable, de megavatios de electricidad consumida (lo mismo que todos los hogares del cantón de Ginebra) y de los miles de millones de francos gastados, lo que se hace aquí no es fácil de aprehender.
Como expertos en balística
Fundamentalmente, el CERN intenta comprender la naturaleza de la materia de la que está hecho todo lo que existe. Su campo de investigación son los ‘granos’ más tenues de esa materia, esas partículas elementales más pequeñas que el átomo, más pequeñas aún que los protones, los neutrones y los electrones que lo componen.
Con sus nombres exóticos: muón, leptón, mesón, gluón, hadrón o bosón, estas partículas tienen comportamientos inesperados. Algunas viven sólo algunas fracciones de segundo, otras son los vectores de las fuerzas que ‘mantienen’ la materia unida, otras más existen por ahora sólo en el papel. Pero todas son indispensables para hacer del universo lo que es hoy.
A falta de microscopio para estudiarlas, el físico sólo puede elegir ‘lanzar’ paquetes de protones, unos contra otros, para hacerlos estallar en partículas. Su trabajo se parece al del experto en balística, que analiza los rastros dejados por las colisiones.
Para que éstas se hagan interesantes, es indispensable acelerar los protones a velocidades fenomenales (cercanas a las de la luz, es decir 300.000 km por segundo) y construir detectores más altos que casas.
ATLAS, el más grueso de esos ‘blancos’ instalando en el anillo del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por su sigla en inglés) pesa 7000 toneladas y mide 46 metros de longitud, 25 de ancho y otro tanto de altura.
Es el mayor detector polivalente de partículas del mundo e integra 100 millones de captores, que van a permitir determinar las trayectorias de las partículas con una precisión del espesor de un cabello.
Higgs, antimateria y materia negra
No hace falta menos para afinar los modelos generalmente admitidos en la física de partículas. Con el LHC, los investigadores esperan descubrir por fin la firma del bosón de Higgs, uno de los eslabones faltantes de su teoría.
Pero podrían también llegar a la conclusión de que esta partícula no existe. Lo que según ellos no sería menos interesante y obligaría a revisar el modelo.
Otra investigación: la de la antimateria, este duplicado en negativo de la materia que el CERN sabe fabricar. Se trata de comprender por qué durante el ‘Big Bang’, la explosión inicial de la que nació el universo, la materia fue creada en cantidad superior a la antimateria, como lo atestigua la desaparición total de esta última en el estado natural.
El LHC también permitiría comprender lo que es la ‘materia negra’, que podría constituir hasta el 85% de la masa del universo y que probablemente está hecha de partículas pesadas e invisibles.
Fantasmas del fin del mundo
El solo enunciado de algunos de los objetivos que persigue basta para comprender por qué el CERN excita todo tipo de fantasmas. Desde su nacimiento, tras la Segunda Guerra Mundial, los científicos debieron repetir al público que la N (por ‘nuclear’) de su sigla no tenía nada que ver con la bomba de Hiroshima. Ni más tarde con el desastre de Chernobil.
Lo que no impidió al escritor Dan Brown, autor del éxito de ventas ‘Da Vinci Code’ imaginar una sociedad secreta que quería destruir el Vaticano con una bomba de antimateria robada al CERN. Y la próxima adaptación de la novela al cine (de nuevo con Tom Hanks) podría reforzar el mito del sabio loco.
Con bastante humor, los científicos del CERN respondieron por Internet, con el fin de separar la realidad del fantasma, lo que valió un incremento de las visitas al sitio web de la institución.
Asimismo, la semana pasada, un estadounidense y un español presentaron una denuncia contra el CERN ante un juez de Hawai (¡!), arguyendo que el LHC podría crear un agujero negro susceptible de tragarse a la Tierra, incluso al universo entero…
Allí también, los científicos reaccionaron con flema, recordaron que aunque una colisión entre dos protones efectivamente podría crear un mini agujero negro, éste se disolvería antes de haber tenido tiempo de tragar cualquier cosa.
Lo anterior, sin olvidar esta evidencia: para tragarse a la Tierra, un agujero negro tendría que ser por lo menos un poco más pesado que ésta. Ahora bien, los protones que utiliza el LHC pesan más o menos 16 potencia -27 kilos. Entonces, a menos que una bacteria sea capaz de tragarse al sistema solar…
swissinfo, Marc-André Miserez
(Traducción: Marcela Águila Rubín)
En el LHC, los protones girarán a más de 99% de la velocidad de la luz.
Todos esos protones son extraídos del hidrógeno estándar. Aunque cada haz contenga cantidades enormes, la máquina debería girar durante un millón de años para ‘quemar’ un gramo de hidrógeno.
La colisión de dos haces de protones genera temperaturas que pueden alcanzar mil billones de grados. En el espacio de una fracción de segundo, un punto minúsculo se vuelve así el más caliente de la galaxia.
A la inversa, el corazón del LHC será el congelador más grande del mundo. 700.000 litros de helio líquido le mantendrán los imanes a -271°, temperatura más baja que la del espacio intersideral.
Los detectores del CERN producirán 70.000 gigabytes de datos por segundo. De esta masa, se conservará para análisis ‘sólo’ el equivalente de 100.000 DVD doble capa por año.
Con el fin de permitir a unos 7.000 físicos de todos los continentes (salvo de la Antártica) participar en el análisis de estos datos, el CERN, que ya había inventado la web (la red) puso decenas de millares de ordenadores en contacto vía una red descentralizada nombrada ‘grid’ (rejilla).
El proyecto científico más caro hasta hoy es el programa Apolo: 135.000 millones de dólares para enviar a estadounidenses a la Luna.
Vienen luego:
La Estación Espacial Internacional, 100.000 millones.
El proyecto Manhattan (primera bomba atómica), 25.000 millones.
El satélite GPS e ITER, reactor experimental de fusión nuclear (en construcción), 14.000 millones cada uno.
El telescopio espacial Hubble y el LHC, 6.000 millones cada uno.
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