El acelerador LHC. En busca del origen del universo

El Gran Colisionador de Hadrones

En marcha el mayor experimento de física de la historia para explicar qué ocurrió tras el 'Big Bang'
El más potente acelerador de partículas jamás construido

WASTE MAGAZINE

Y se hizo el Big Bang... por segunda vez
La tecnología humana logra reproducir la energía que dio lugar al nacimiento del Universo
El Gran Colisionador de Hadrones registra choques de partículas a una velocidad jamás alcanzada en su primer día de funcionamiento
Miguel Lorenci (EFE IDEAL) 30 de marzo de 2010
Madrid. «Los humanos podemos, al fin, jugar a ser Dios». Este pensamiento burbujeó ayer por la mente de más un científico al conocer el gran hito establecido por la historia de la ciencia y de la humanidad gracias al Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por su siglas en inglés). En este avanzadísimo ingenio que opera en Suiza, a cien metros bajo tierra, se registró el choque de partículas a velocidades jamás alcanzadas. Por primera vez la tecnología humana era capaz de recrear la energía primigenia que dio lugar al universo, el ‘Big Bang’, la explosión cósmica de un inefable poderío que originó todo y que se pudo reproducir a escala en el mayor colisionador atómico del mundo. Los científicos del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) conseguían, por fin, ayer desencadenar choques de protones de alta energía a la supervelocidad de 7 Teraelectrovoltios (TeV), un choque generador de una energía récord que recreaban las condiciones que siguieron a aquel estallido universal de hace casi 14 millones de años y que supone a su vez el inicio de un esperanzador camino para desvelar los grandes enigmas del cosmos. El logro se celebró con enorme algarabía en el mundo científico. Cuando los detectores Atlas, Alice, CMS y LHCb del Gran Colisionador de Hadrones confirmaron el choque de unos billones de partículas subatómicas a la vertiginosa e inédita velocidad de 7 TeV, la sala de control del CERN fue un clamor.

Había clara consciencia de que la humanidad entraba en una nueva era, la de la ‘Primera Física’, que supone el comienzo de una serie de millones de choques similares que se producirán a lo largo de los próximos dos años en este ‘túnel cósmico’, generando una ingente batería de datos sobre los que los físicos investigarán la consistencia de la ‘materia oscura’ o ‘antimateria’ haciendo chocar las partículas que rozarán la velocidad de la luz. «Física en acción» El memorable éxito del LHC llegó al tercer intento y tras dos fracasos consecutivos a lo largo de la mañana. «Estamos una milmillonésima de segundo después del Big Bang», porfió el portavoz del CERN, James Gillies. «Es realmente un momento emocionante», afirmó Steve Myers, director de aceleradores y tecnología del CERN, situado en las proximidades de Ginebra. «Esto es física en acción, el inicio de una nueva era», precisó en Ginebra la física y científica Paola Catapano, portavoz del CERN. «Es un momento fantástico para la ciencia. Estamos al principio de un largo y emocionante recorrido de la física de partículas», coincidía un emocionado Rolf Heuer, director general del CERN, que confirmaba el éxito de la prueba en una videoconferencia desde Japón, donde Heuer se hallaba junto al director científico del laboratorio,

Sergio Bertolucci. Los físicos y técnicos responsables del superacelerador de partículas tienen la «certeza» de que repetirán esta hazaña «con éxito varias veces a lo largo de la semana que viene y durante este año». Así lo cree James Gilles, quien comparó el experimento con el lanzamiento de dos agujas desde lados diferentes del Atlántico, esperando que chocaran. El LHC aún no ha desplegado todo su potencial. Está diseñado para producir choques a una velocidad de 14 TeV, lo que supone alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, un hito que podría ser una realidad en 2012.

La ‘partícula de Dios’
Científicos de todo el mundo procesan y analizan ya los datos de la espectacular colisión en una gigantesca red de ordenadores. Buscan evidencias de un eslabón perdido conocido en la teoría como ‘el bosón de Higgs’, comúnmente llamado la ‘partícula de Dios’ y cuya existencia fue teorizada por los científicos Peter Higgs, François Englet y Robert Brout hacer cuatro décadas. Esta partícula sería crucial para explicar la masa de las partículas elementales y por qué sus masas son tan diferentes entre sí.
Los físicos sueñan con que los experimentos del LHC permitan esclarecer la composición de la ‘materia oscura’ y la ‘energía oscura’, elementos invisibles que podría explicar un 96% del cosmos. «En este tipo de física, lo importante de la observación de nuevos fenómenos es recoger estadísticas», apuntó la científica Despiona Hatzifotiadu. «Nos dará una idea de cómo fuimos creados».

¿Dónde está el agujero negro que iba a engullir el mundo?

El CERN no sólo batió ayer todos los récords de energía en choques de partículas, sino que además hizo saltar por los aires los augurios de quienes profetizaban que el experimento provocaría un desastre de proporciones apocalípticas. Ayer, pocos científicos podían evitar acordarse de las profecías que se han vertido en los últimos años sobre el LHC con más o menos envoltura científica. Pero el agujero negro que presuntamente iba a engullir a la Tierra no se formó, ni las partículas de materia extraña (‘strangelets’) que amenazaban con cambiar toda la materia conocida en el planeta en una reacción en cadena imparable, ni tampoco las temidas partículas de un solo polo magnético. Para la Física, el fin del mundo puede esperar.

Las claves
¿Qué es el LHC?  El mayor colisionador de partículas subatómicas construido por el hombre.
¿En qué consiste?  Básicamente, consta de un anillo subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia excavado bajo la frontera entre Suiza y Francia, cuatro aceleradores secundarios y cuatro sensores.
¿Para qué sirve?  Los científicos esperan dar respuesta a grandes incógnitas de la Física, entre ellas, qué partícula da masa a la materia, cómo es la materia oscura o dónde está la antimateria.

El acelerador de energía europeo consigue reproducir el BigBang
30/03/2010  (COLPISA/AFP).
Los científicos a cargo del mayor colisionador atómico del mundo consiguieron este martes desencadenar choques de partículas generadores de una energía récord, para recrear condiciones similares a las que siguieron al estallido del BigBang del que surgió el universo. "Esto es física en acción, el inicio de una nueva era, con colisiones de 7 TeV (teraelectronvoltios)", dijo Paola Catapano, científica y portavoz del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN) de Ginebra, al dar parte del experimento. "Es un momento fantástico para la ciencia", señaló el director general del CERN, Rolf Heuer, en una videoconferencia desde Japón, apenas conteniendo su emoción.

Los vítores irrumpieron en las salas de control cuando los detectores del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) marcaron el choque de unos billones de partículas subatómicas a una velocidad inédita, en un tercer intento que resultó exitoso. "Estamos una milmillonésima de segundo después del BigBang", dijo el portavoz del CERN, James Gillies. "Es realmente un momento muy emotivo", afirmó Steve Myers, director de aceleradores y tecnología del CERN.
"Con certeza estaremos repitiendo la hazaña varias veces en la semana que viene y durante el año", añadió el científico, quien había comparado el experimento con el lanzamiento de dos agujas desde lados diferentes del Atlántico, esperando que chocaran.

'Partícula de Dios'
La nueva etapa, llamada 'Primera Física', supone el comienzo de una serie de millones de choques similares durante un periodo de 18 a 24 meses. El LHC, que se encuentra en un túnel de 27 kilómetros de largo instalado en la frontera entre Francia y Suiza, se detuvo pocos días tras su inauguración en 2008 y estuvo 14 meses en reparaciones. Sin embargo, tras su relanzamiento en noviembre de 2009 el colisionador -que costó unos 3.900 millones de euros (5.250 millones de dólares)- realizó varias hazañas sin precedentes. Un mes más tarde había alcanzado ya una potencia jamás vista de aceleración de haces de protones, de 2,36 TeV, permitiendo el choque de más de un millón de partículas. Ahora, tras alcanzar los 7 TeV, superó en tres veces y media la potencia máxima de su competidor, el Fermilab de Chicago (Estados Unidos). Científicos de todo el mundo procesarán y analizarán los datos en una gigantesca red de ordenadores, buscando evidencias de un eslabón perdido conocido en la teoría como el bosón de Higgs, comúnmente llamado la 'partícula de Dios'. "En este tipo de física, lo importante de observar nuevos fenómenos es recoger estadísticas", indicó la científica Despiona Hatzifotiadu. "Nos dará una idea de cómo fuimos creados en un comienzo". El experimento podría también esclarecer la "materia oscura" y la "energía oscura", materia invisible que podría explicar un 96% del cosmos. Aun así, el LHC actualmente funciona sin desplegar todo su potencial, pues está diseñado para producir choques a una velocidad de 14 TeV, o un 99,99% de la velocidad de la luz, que podría alcanzar en 2012.

La investigación para observar y entender las misteriosas fuerzas del universo ha inspirado películas de Hollywood, como 'Ángeles y demonios'. La aventura también ha encontrado muchos escépticos, sobre todo en Estados Unidos y Alemania, que señalan que el CERN está interfiriendo con fuerzas que podrían llevar al mundo a ser absorbido por un agujero negro o generar partículas teóricamente destructivas conocidas como "strangelets".

EN VÍAS DE ENTENDER EL ORIGEN DEL UNIVERSO
Por Mauricio-José Schwarz / Ideal - Gráficos - Ideal
10-septiembre 2008.-

Fue el gran día. Unos minutos después de las nueve de la mañana se hizo circular por primera vez un haz de partículas por el gigantesco círculo que forma el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el más potente acelerador de partículas jamás construido, en una experiencia que se podrá ver incluso a través del sistema Eurovisión. A partir de este momento, los científicos irán avanzando hasta lograr a lo largo de este mes la aceleración y colisión de haces a una energía cada vez más elevada. Si todo va bien, en los próximos dos años se avanzará hasta llegar a los niveles operativos que, dicen sus creadores y operadores, nos permitirán entender mejor el el origen del universo. ¿Qué ocurrió segundos después del 'Big Bang', ¿cómo se creó la primera materia y por qué tiene masa? En definitiva, ¿por qué estamos aquí?

El acontecimiento de este 10 de septiembre se concibió en la década de 1980, cuando un grupo de científicos del CERN (siglas en francés de la Organización Europea para la Investigación Nuclear) empezaron a diseñar un acelerador capaz de hacer chocar partículas a una velocidad nunca antes alcanzada en la Tierra. El proyecto se aprobó en 1994 y empezó a construirse en 1998. Su objetivo es acelerar y colisionar haces de protones y, de modo secundario, haces de núcleos de plomo. Las colisiones se registrarán en seis detectores, llamados «experimentos» por los científicos del CERN, que medirán distintos aspectos de las colisiones.

Inventados por el físico estadounidense Ernest Lawrence, los aceleradores de partículas son cañones que utilizan electroimanes para acelerar las partículas y hacerlas colisionar. Gracias a ellos, se han descubierto, entre otros, las partículas elementales llamadas quarks y la antimateria. El LHC es el mayor acelerador de partículas jamás construido, lo que significa que podrá impartir más energía a las partículas y por tanto conseguir que choquen a una velocidad cercana a la de la luz. El acelerador en sí es un anillo al vacío alojado en un túnel de 27 kilómetros de circunferencia por debajo de la frontera franco-suiza, con 1.232 imanes para guiar los haces de partículas, 392 para mantener el haz enfocado y más de 6.000 imanes superconductores enfriados casi al cero absoluto para acelerar las partículas. Todo ello convierte al LHC en el mayor experimento de física de la historia y en la mayor máquina construida. La energía que el LHC impartirá a las partículas es minúscula comparada con las energías del mundo a la escala en el que nosotros vivimos, pero precisamente porque se aplica a objetos tan pequeños como los protones y los núcleos de plomo, éstos pueden alcanzar velocidades tales que permitirán recrear a escala diminuta condiciones similares a las que hubo en  el universo algunos segundos después de que ocurriera el 'Big Bang' que le dio origen.

Lo que podemos aprender  Los científicos a cargo del LHC buscan responder preguntas fundamentales de la física actual. La colección de teorías que tenemos hoy se conoce como 'modelo estándar' y, aunque explican gran cantidad de fenómenos, tienen huecos importantes que los físicos buscan cubrir con experimentos como las colisiones que se llevarán a cabo en el LHC.

El bosón de Higgs
El 'modelo estándar' no explica por qué la materia tiene masa. Los científicos han postulado una partícula elemental teórica -el bosón de Higgs-, que sería responsable de que las otras partículas tengan propiedades como su masa. El hallazgo del bosón (o de los bosones) de Higgs confirmaría el 'modelo estándar' y llenaría algunos de sus huecos, además de que permitiría avanzar hacia la Gran Teoría Unificada o 'teoría de todo'.

La supersimetría
El modelo estándar tampoco describe unificadamente las cuatro fuerzas fundamentales del universo, especialmente por las particularidades de la gravedad respecto de las otras tres: la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Se cree que existen partículas masivas que corresponden de modo 'simétrico' a las partículas que ya conocemos, lo que se llama 'supersimetría'. El LHC podría probar la existencia de partículas supersimétricas.

La 'materia oscura'
El comportamiento del universo indica que la materia visible responde únicamente por 4% de la masa del universo, por lo que formas desconocidas de materia y energía, serían responsables del 96% restante. 'Materia oscura' y 'energía oscura' denotan algo de lo que ignoramos todo, salvo su existencia y su masa. El LHC podría permitirnos entender la naturaleza de la materia oscura.

La antimateria
Nuestras teorías dicen que la materia y la antimateria (partículas idénticas a las que forman nuestro universo, pero de carga opuesta) deben haberse creado en las mismas cantidades al momento de producirse el 'Big Bang'. El LHC ayudará a explicar por qué sólo vemos materia y nada de antimateria.

Los quarks
Los quarks son las partículas elementales que forman otras partículas como los protones y neutrones. El LHC permitirá medir de manera más precisa la masa de los quarks y aproximarnos a la comprensión de los propios quarks y de su composición interna.
Pero quizá lo más atractivo de un experimento tan ambicioso como éste es que se trata de un esfuerzo multinacional en el que participan activamente miles de científicos, muchos de ellos Premios Nobel de Física, y que seguramente ofrecerá conocimientos inesperados, respuestas curiosas y nuevas preguntas sobre nuestro universo. Lo que no conocemos es mucho más de lo que ya hemos logrado conocer y además, como dijera el biólogo evolutivo J.B.S. Haldane, «el universo no es sólo más extraño de lo que imaginamos, es más extraño de lo que podemos imaginar».

Y el mundo no se acaba
Walter Wagner y el español Luis Sancho han adquirido una breve notoriedad afirmando que el LHC puede generar fenómenos hipotéticos como la materia extraña (strangelets), monopolos magnéticos (partículas que sólo tengan un polo magnético en lugar de dos, norte y sur) y agujeros negros en miniatura. En marzo de este año iniciaron acciones ante un juez de Hawai pidiendo que prohibiera los experimentos en el LHC hasta que los demandantes certificaran su «seguridad».
Pero esta acusación no se sustenta con ningún desarrollo matemático que probara que tales riesgos existen, es decir, no resulta más que una conjetura vaga según han señalado los físicos especializados, que observan que los cuerpos celestes del universo están siendo bombardeados desde el principio de los tiempos con partículas cósmicas a energías muy superiores a las del LHC sin que haya ocurrido nada de lo que afirman Wagner y Sancho.
Walter Wagner lanzó la misma acusación contra el Colisionador Relativista de Iones Pesados que funciona en Nueva York desde el año 2000, sin que ocurriera nada. Y es que, pese a ser científicos en un sentido amplio, ni Wagner ni Sancho son físicos nucleares. Las entrevistas que ha dado Sancho a medios españoles revelan, según los expertos, que usa palabras de la ciencia para hacer afirmaciones sin sentido real en física.

Hawking apuesta a que no funciona
El físico británico Stephen Hawking, fiel a su costumbre de apostar sobre los temas más abstrusos de la física se juega ahora cien dólares a que el LHC no encontrará por fin al esquivo Bosón de Higgs.Y eso, según él, «será aún más excitante».
No es su primera apuesta científica. En 1974, después de haber escrito casi todo lo que se sabe sobre agujeros negros, apostó con su amigo Kip Thorne que la estrella doble Cisne X1 (principal candidato a ser el primer agujero negro observado con un telescopio) no contenía uno de esos extraños objetos cósmicos. El científico se jugó una suscripción de un año a la revista 'Penthouse' para su amigo contra cuatro años para él de la revista satírica 'Private Eye'. Jugó con ventaja: o se confirmaban sus    teorías o «por lo menos» ganaría tiempo para divertirse. Y tuvo suerte: perdió.

    Exito en el inicio del acelerador LHC
    El primer intento de hacer circular haces de protones por el acelerador LHC del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) tuvo éxito, al lograr que las partículas dieran una vuelta completa al enorme túnel circular de 27 kilómetros.
    Por Agencia EfE / Ideal - 10-09-2008

El éxito de esta primera prueba del funcionamiento del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) fue acogido con fuertes aplausos por las decenas de científicos presentes en la sala de control del organismo, que aguardaban con espectación el resultado.
"Estoy seguro de que funcionará", pronunció el director general del CERN, Robert Aymar, minutos antes de dar inicio la prueba, y cuando todavía reinaba la expectación.
El director del proyecto LHC, Lyn Evans, había anunciado que no sabían cuánto tiempo iba a demorar el haz en hacer una vuelta completa, algo que al final se logró en poco más de 50 minutos.
Un haz de mil millones de protones logró cruzar los 27 kilómetros del anillo en ocho etapas, tal y como estaba previsto.
El anillo está dividido en ocho partes y la primera prueba de hoy ha consistido en lanzar el haz y lograr que pasase por la primera, posteriormente se ha lanzado de nuevo y el haz ha atravesado la primera y la segunda, en el tercer lanzamiento ha corrido por la primera, la segunda y la tercera, y así sucesivamente.
La idea era comprobar que todo el sistema funcionase, que cada pieza hiciese lo que tenía que hacer e indicase todo para lo que estaba programada.
"Lo haremos paso a paso, iremos levantando los bloqueos cada vez que una etapa se haya superado con éxito", había explicado Evans.
El director del programa señaló que el objetivo es poder lanzar hoy de nuevo el haz y que haga todo el recorrido sin interrupciones.
El haz, que es del tamaño de un cabello, se ha lanzado en la dirección de las agujas del reloj, y si todo funciona correctamente y hay tiempo, es posible que se lance en la dirección opuesta.
Sin embargo, queda descartado que hoy choquen los protones, algo que está previsto experimentar pasados un par de meses, una vez se hayan hecho todos los controles y las pruebas necesarias.
Con ello los científicos esperan recrear las condiciones en el Universo poco después del "Big Bang" e identificar nuevas partículas elementales que revelen datos clave sobre la naturaleza del cosmos.
La doctora en física de partículas y representante española en el CERN María Chamizo explicó que las partículas del primer haz se toparon hoy con un bloque que las ha absorbido. Asimismo, la científica dejó claro que la velocidad con la que se lanzó hoy el haz de protones era bastante menor a la que se alcanzará una vez que el proyecto funcione al nivel óptimo.
Además, aclaró que hoy sólo se lanzó un haz, pero el objetivo es que se lance un haz de mil millones de protones cada mil millonésima de segundo.
La científica señaló que lo único que se ha comprobado hoy es que el "sistema funciona", algo que sin embargo "es extraordinario" porque abre la puerta a la obtención de millones de nuevos datos que ofrecerán los cuatro detectores gigantes colocados en los lugares donde colisionarán, en un futuro, los protones. EFE

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