El colisionador atómico más grande del mundo, el Gran Colisionador de Hadrones, forma un anillo de 27 kilómetros (17 millas) de largo debajo de la frontera franco-suiza. (Imagen: {Max MixiLee Bryce/CERN) El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) "KDSP" es una maravilla de la física de partículas moderna, que permite a los investigadores profundizar en la realidad. Sus orígenes se remontan a 1977, cuando Sir John Adams, ex director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), propuso construir un túnel subterráneo que podría albergar aceleradores de partículas capaces de alcanzar energías extremadamente altas, según el físico Thomas. En un artículo histórico de 2015 de Schórner Sadenius, el proyecto fue aprobado oficialmente 20 años después, en 1997, y comenzó la construcción de un anillo de 27 kilómetros (16,5 millas) de largo. Este anillo cruza la frontera franco-suiza y es capaz de acelerar partículas. a 99,99 la velocidad de la luz y aplastándolos entre sí. Dentro de este anillo, 9.300 imanes guían dos paquetes de partículas cargadas en direcciones opuestas a 11.245 veces por segundo, y finalmente los juntan para una colisión frontal. La instalación genera alrededor de 600 millones de colisiones por segundo, expulsando cantidades increíbles de energía y, en ocasiones, expulsando partículas pesadas extrañas y nunca antes vistas. El LHC opera a 6,5 veces la energía del anterior acelerador de partículas que ostentaba récords, el Tevatron "KDSP" retirado de Fermilab en los Estados Unidos. El coste total del Gran Colisionador de Hadrones es de 8.000 millones de dólares, de los cuales 531 millones proceden de Estados Unidos. En el experimento colaboraron más de 8.000 científicos de 60 países diferentes. El acelerador encendió el haz por primera vez el 10 de septiembre de 2008 y la intensidad de las partículas en colisión fue sólo una millonésima parte de la intensidad del diseño original.
Antes de que comenzara a funcionar, existía la preocupación de que el nuevo acelerador de átomos pudiera destruir la Tierra, posiblemente creando un costoso agujero negro. Pero cualquier físico respetable dirá que esos temores son infundados.
"El LHC es seguro y cualquier sugerencia de que pueda plantear riesgos es pura ficción", dijo en el pasado el director general del CERN, Robert Emma, a LiveScience.
Esto no quiere decir que la instalación no sea potencialmente dañina si se usa incorrectamente. Si metes tu mano en un rayo que concentra la energía de un portaaviones en movimiento en menos de un milímetro de ancho, se perfora un agujero en el rayo y la radiación en el túnel te matará. Durante los últimos 10 años, los dos experimentos principales del LHC, ATLAS y CMS, han llevado a cabo investigaciones innovadoras, operando y analizando sus datos respectivamente. Esto es para garantizar que ninguna colaboración afecte a la otra y que cada colaboración proporcione un control a su experimento hermano. Estos instrumentos han producido más de 2.000 artículos científicos sobre muchas áreas de la física de partículas elementales.
El 4 de julio de 2012, la comunidad científica observó con gran expectación cómo los investigadores del Gran Colisionador de Hadrones anunciaban el descubrimiento del bosón de Higgs, una teoría de 50 años conocida como La última pieza del rompecabezas. para el modelo estándar de física. El Modelo Estándar intenta explicar todas las partículas y fuerzas conocidas (excepto la gravedad) y sus interacciones. En 1964, el físico británico Peter Higgs escribió un artículo sobre la partícula que ahora lleva su nombre, explicando cómo se crea la masa en el universo.
El Higgs es en realidad un campo que impregna todo el espacio, arrastrando consigo cada partícula que lo atraviesa. Algunas partículas avanzan con dificultad a través del campo magnético más lentamente, en correspondencia con sus masas mayores. El bosón de Higgs es un ejemplo de este campo que los físicos han estado investigando durante medio siglo. El Gran Colisionador de Hadrones se construyó para capturar finalmente esta esquiva cantera.
Finalmente se descubrió que la partícula de Higgs era 125 veces más masiva que un protón, y Peter Higgs y el físico teórico belga Francois Englert recibieron el Premio Nobel en 2013 por predecir su existencia. El ge Hadron Collider fue creado por un artista 3D. El tubo del haz se representa como un tubo transparente y el haz de protones que gira en sentido contrario se muestra en rojo y azul. (Daniel Domínguez/CERN)
Incluso con el Higgs en la mano, los físicos no pueden descansar porque el Modelo Estándar todavía tiene algunos agujeros. En primer lugar, no implica la gravedad, que está cubierta en gran medida por la teoría de la relatividad de Einstein. Tampoco explica por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria, que debería haberse creado en cantidades aproximadamente iguales al principio de los tiempos. No dice absolutamente nada sobre la materia y la energía oscuras, que aún no habían sido descubiertas en el momento de su creación.
Antes de que se lanzara el Gran Colisionador de Hadrones, muchos investigadores dirían que la próxima gran teoría sería la llamada supersimetría, que añade una cantidad similar pero masiva a todas las partículas gemelas más grandes conocidas. Uno o más de estos socios pesados pueden ser candidatos perfectos para las partículas que forman la materia oscura. Además, la supersimetría llega a dominar la gravedad, lo que explica por qué es mucho más débil que las otras tres fuerzas fundamentales. Antes de que se descubriera el Higgs, algunos científicos esperaban que el bosón eventualmente se viera ligeramente diferente de lo que predice el Modelo Estándar, insinuando una nueva física.
Pero cuando apareció la partícula de Higgs, era inusualmente normal, dentro del rango de masas descrito por el Modelo Estándar. Si bien esto fue un gran logro para el modelo estándar, dejó a los físicos sin buenas pistas a seguir. Algunas personas han comenzado a hablar de perseguir teorías en las últimas décadas que suenan bien en teoría pero que no parecen coincidir con las observaciones reales. Muchos esperan que la próxima recopilación de datos del LHC ayude a aclarar parte de esta confusión.
El Gran Colisionador de Hadrones se cerró en diciembre de 2018 para realizar dos años de actualizaciones y mantenimiento. Cuando vuelva a estar en funcionamiento, podrá destruir átomos con un poco más de energía, pero con el doble de colisiones por segundo. Lo que encontraremos entonces es una incógnita. Ya se habla de un acelerador de partículas más potente que lo sustituya, situado en la misma zona pero cuatro veces más grande que el LHC. Este reemplazo masivo podría tardar 20 años y 27 mil millones de dólares en construirse.
Recursos adicionales: Visita virtual al Gran Colisionador de Hadrones. Lea más sobre la ciencia en el CERN. Echa un vistazo a este conjunto de imágenes de partículas de Higgs