Gran colisionador de hadrones (LHC)

El Gran Colisionador de Hadrones LHC del CERN ha empezado bien sus primeras pruebas. Es el experimento de física más avanzado del mundo. LHC consta de 1600 imanes de 30 T cada uno y tiene una energía de 14 TeV (cada haz de protones tiene una energía de 7 TeV y chocan frontalmente circulando en dirección opuesta).

Después de 20 años, 4.000 millones de Euros y 10.000 personas trabajando, el resultado ha sido positivo. Los primeros haces de protones ya han recorrido los 27 Km de largo del cilindro subterráneo de un metro de diámetro.

Detector Atlas del LHC del Cern.

Cuando esté en pleno rendimiento, el LHC generará hasta 1.000 millones de colisiones de protones por segundo que irán a una velocidad del 99,9999991 % de la velocidad de la luz, viajando en dirección contraria.

Se espera que se generen partículas hasta ahora nunca vistas. Su estudio y análisis llevará mucho tiempo. Entre otros propósitos está el examinar y dar validez al modelo Standard de la física y simular lo que ocurrió exactamente después del Big Bang .

Cuando sólo había transcurrido una milmillonésima de segundo después del Big Bang, mucho antes de que se volviera transparente a la luz, el universo tenía una temperatura aproximadamente 100.000 veces superior a la del Sol y las partículas fundamentales que lo habitaban chocaban constantemente entre ellas con energías aproximadamente de 14 TeV. Estas condiciones son precisamente las que se reproducirán en el LHC. Al hacer colisionar partículas a 14 TeV, lo que se verá es lo qué sucedía en el Universo sólo una milmillonésima de segundo después del Big Bang.

Se espera dar respuesta a muchas preguntas, pero se generarán muchas más.

La mayoría de los científicos creen que lo primero que se descubrirá, si realmente existe, es el bosón de Higgs (partícula que explicaría como adquieren, las otras partículas elementales, propiedades como su masa). Esta partícula está en el rango de energías del LHC, por lo que si existe, se hallará. No todos los científicos creen que exista (concretamente Stephen Hawking es de la opinión de que no se hallará y tiene una apuesta de 100 $ a que no se encuentra). La verdad es que si se halla el bosón Higgs completaría la física conocida (modelo standard), dándose un gran paso para la Teoría de la Gran Unificación (si es que existe). En caso contrario habría que revisar nuestros conocimientos. Hallar el bosón de Higgs es mucho más que hallar una partícula, es confirmar toda una teoría de la física.

La mayor esperanza de los defensores del Modelo Estándar y del bosón de Higgs se encuentra en el LHC. Éste puede producir bosones de Higgs, por ejemplo, al chocar un quark top con uno antitop, ambos producidos por la desintegración de gluones:

Diagrama de Feynman de la posible producción de un bosón de Higgs.

También los científicos han intentado dar explicación a las cuatro interacciones que existe en la naturaleza (gravitatoria, electromagnetismo, nuclear fuerte y débil) mediante la utilización de un único tipo de simetría, y así intentar unificar estas en una única Superfuerza. Ésta es la simetría de gauge (Yang-Mills). LHC podría dar indicios de esto ya que las energías que se estudiarán están en el rango de cuando tres de las fuerzas estaban unificadas (la gravedad se separó antes), en el principio del universo.

Muchas teorías están a la expectativa de una nueva física más allá del modelo estándar que podría surgir a escalas de varios TeV. Así, si no se halla el bosón Higgs se necesitaría un estudio más profundo de dichas teorías y avanzar por ese camino. Aún no está todo dicho.

Pero las búsquedas no quedan ahí. También están otras tareas programadas como la búsqueda de los strangelets, microagujeos negros, monopolo magnético, comprobar la teoría de las multidimensiones (y ver si realmente existen las 11 dimensiones que predice la teoría de cuerdas) y de las partículas supersimétricas, que según muchos físicos son los constituyentes básicos de la materia oscura y energía oscura (componentes del 95% del universo) y también porqué la materia es más abundante que la antimateria.

Si se obtiene el bosón Higgs, Peter Higgs obtendrá el premio Nobel y si se obtienen microagujeros negros también lo obtendrá Stephen Hawking (últimamente estos dos científicos se han enzarzado en una polémica sobre los posibles descubrimientos que puedan obtenerse en LHC).

¿De qué están compuestos los Quarks? Este es el límite de nuestro conocimiento actual. Con el LHC ¿podremos llegar a un conocimiento más profundo? Con toda seguridad muchas de las cosas que esperamos no saldrán y se obtendrán otras que no se esperan. A la física le queda un camino muy largo por recorrer. Como pensamiento os diré que cuando se descubrieron el electrón, el protón y el neutrón los físicos se pensaban que ya se había acabado la física. Que no caigan en el mismo error.