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Claves del Gran Colisionador

 Por Daniel de Florian *

1 ¿Qué es el LHC?

El “Gran Colisionador Hadrónico” (LHC por su sigla en inglés) es un acelerador de protones (uno de los componentes del núcleo atómico) construido en el laboratorio CERN de Ginebra, Suiza. Se trata de un logro asombroso en aceleradores de partículas: haces de protones van a recorrer los 27 kilómetros de circunferencia del LHC casi a la velocidad de la luz, cruzando constantemente la frontera entre Suiza y Francia. Y van a terminar colisionando con una energía total de 14 TeV, lo que equivale a la energía que adquiriría una partícula como el electrón al pasar por una diferencia de potencial de 14 billones de voltios. Algo jamás alcanzado.

2 ¿Para qué sirve un acelerador como el LHC?

Durante casi un siglo, estas máquinas han sido la herramienta más útil para estudiar la estructura fundamental de la materia y comprender su composición elemental. Utilizando partículas aceleradas a energías que son un millón de veces menores a las que serán alcanzadas en el LHC, no sólo pudo conocerse que los átomos están compuestos por electrones “orbitando” alrededor de un núcleo, sino que además los núcleos están constituidos por protones y neutrones. Con el advenimiento de los primeros aceleradores modernos a mediados del siglo XX, descubrimos que éstos tampoco son elementales, sino que están formados por nuevos elementos a los que denominamos “quarks”. Estos quarks, juntos con los electrones y algunos “parientes” de ellos, conforman la lista de partículas fundamentales: una suerte de versión moderna de la tabla de elementos de Mendeleiev que vemos en el colegio secundario.

3 ¿Qué es el bosón de Higgs?

En las últimas décadas hemos elaborado una teoría muy elegante, que lleva el nombre de “Modelo Estándar”. Esta no sólo da cuenta de cuáles son los componentes fundamentales de la materia sino también de la manera en que interactúan entre sí, esto es, cuáles son las fuerzas que se ponen en juego. Esta teoría, la más exitosa en la historia de la física en términos de su acuerdo con las observaciones experimentales, predice además la existencia de un nuevo objeto aún no observado, conocido con el nombre del bosón de Higgs, que juega un papel fundamental en otorgarles masa a las partículas elementales. Para hacer una similitud con la física clásica, se podría decir que el bosón de Higgs es una especie de “viscosidad” que impregna todo el espacio y que, por su especial interacción, se ocupa de frenar a las partículas elementales generando un efecto equivalente a la masa inercial. Una de las metas principales del LHC es justamente descubrir este bosón de Higgs, si es que existe tal como lo predice la teoría.

4 ¿Por qué se lo llama la “partícula de Dios”? ¿Encontrarán a Dios en el LHC?

Esa elección fue básicamente una estrategia de Leon Lederman (Premio Nobel 1988) para promocionar su libro, algo que también suele atraer a los periodistas porque es un nombre “con gancho”. En realidad, mezclar la ciencia con la religión es una mala idea, hay muchos ejemplos en la historia que lo demuestran.

5 ¿Y se construye un acelerador muy caro sólo para hallar una partícula?

Un acelerador que cuesta algunos miles de millones de dólares no se construye con el único objetivo de descubrir una partícula, sino que tiene diversos propósitos. En particular, si bien el Modelo Estándar es una teoría muy precisa, sabemos que tiene ciertos defectos, por ejemplo, sólo describe tres de las cuatro interacciones fundamentales (electromagnética, débil y fuerte o nuclear), pero no la gravitatoria. Por ello, los físicos seguimos en la búsqueda de una teoría más unificadora y son varios los candidatos en ese camino.

La supersimetría predice la existencia de nuevas partículas, algo así como unas compañeras de las ya conocidas pero con propiedades bastante diferentes. Estas deben ser lo suficientemente pesadas como para que no hayan sido aún observadas en otros experimentos, pero se espera que la energía alcanzada en el LHC permita por fin develarlas. Un atractivo de esta teoría es su “elegancia” matemática, que deriva de la posible simetría de la naturaleza. Pero también podría proveer un candidato para comprender el origen de una buena porción de la materia presente en el universo, la “materia oscura”, cuya existencia se deduce por las consecuencias que genera pero a la que no podemos ver en forma directa.

6 ¿Y no sirve para nada aplicado?

El objetivo primario del LHC es la investigación básica acerca de la estructura de la materia. No es posible por el momento encontrar una aplicación directa a esta búsqueda, aunque la historia ya ha mostrado en numerosas ocasiones que la investigación básica puede resultar en revoluciones tecnológicas asombrosas. Por ejemplo, usted puede estar leyendo este documento por haberlo bajado de Internet, aprovechando la tecnología elaborada a partir de una invención del CERN, que tenía el objetivo inicial de permitir a científicos de diversos lugares del mundo poder intercambiar información.

7 El LHC, ¿va a destruir el universo?

Cuando se hace un experimento que alcanza energías más altas que las logradas anteriormente, siempre surge la duda acerca de si esas colisiones podrían crear fenómenos peligrosos. Uno de estos fenómenos novedosos sería la aparición de “agujeros negros microscópicos”, que tendrían una posibilidad de acontecer si realmente existieran dimensiones extra en la naturaleza. Estos agujeros negros tienen poca relación con los “auténticos” agujeros negros cosmológicos, ya que su masa es ínfima y, de existir, se evaporarían rápidamente. Se han realizado estudios que comprueban que ninguno de los fenómenos que podrían eventualmente presentarse en el LHC genera riesgo.

* Investigador del Departamento de Física. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (UBA).

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