EL FUTURO YA ESTÁ AQUÍ. EL LHC CALIENTA MOTORES

Hoy en el CERN se pone en marcha el mayor acelerador de partículas creado por la humanidad: el LHC.Un proyecto ambicioso para buscar respuestas a preguntas ambiciosas. ¿Qué causa que las partículas tengan masa? ¿Qué tipo de partículas forman la desconocida materia oscura? ¿Existen más dimensiones de las que podemos ver? Preguntas cuyas respuestas nos acercarán un poco más a conocer como es el Universo, de qué está hecho y como llegó a ser como es.

LHC son las siglas en inglés de Gran Colisionador de Hadrones, cuya funcionalidad consiste en acelerar partículas (protones y/o iones de plomo) a velocidades relativistas, es decir, cercanas a la velocidad de la luz, para después hacerlas chocar unas contra otras. El LHC es tan potente que las colisiones que provocará generarán temperaturas 100000 veces superiores a las que existen en el interior del Sol. Mediante estas colisiones el LHC puede ofrecer respuestas a preguntas fundamentales de la física de partículas y la cosmología.

A la caza del bosón de Higss.

Una de las predicciones de la física de partículas es que debe existir un campo que permea todo el universo (campo de Higgs), de tal modo que las distintas partículas al interaccionar con él adquieren esa cualidad que llamamos masa. No todas las partículas interaccionarían con el campo de la misma forma, por lo que cada partícula tiene un valor distinto de masa. Según la mecánica cuántica todo campo tiene asociada una partícula característica de ese campo, por ejemplo, para los campos electromagnéticos esa partícula es el fotón. Para el campo de Higgs su partícula asociada es el bosón de Higgs. Si el LHC detecta el bosón habría dado respuesta a una de las grandes preguntas de la ciencia ¿por qué los objetos tienen masa?

Desvelando el lado oscuro del Universo.

Desde hace décadas se ha descubierto un tipo nuevo de materia, la cual no interacciona con ondas electromagnéticas, por lo que ni emite ni absorbe luz. Los astrónomos la han podido detectar únicamente por sus efectos gravitatorios. Ahora, gracias al LHC existe la posibilidad de descubrir que partículas forman esa extraña materia oscura.

Detectando dimensiones más allá de las que podemos ver.

El intento más famoso por parte de los físicos de intentar explicar todas las partículas fundamentales y y todas las fuerzas conocidas (gravedad, electromagnetismo, nuclear débil, nuclear fuerte) de forma unificada, es la teoría de cuerdas. Lo que propone básicamente esta teoría es que todas las partículas son en realidad lo mismo, pequeñas cuerdas cuya longitud es del orden de la longitud de Planck, unos 10^-33 centímetros. Y no partículas puntuales como se piensa hoy en día. Dependiendo del modo en el que vibren dichas cuerdas, la cuerda será un fotón, o un protón, o un quark, etc. Bajo este enfoque, al menos de forma teórica, han conseguido un modelo cuántico de la gravedad, es decir, consiguen unificar la relatividad de Einstein con la mecánica cuántica.
El problema radica en que para que esto sea posible se necesita que existan más dimensiones que las tres espaciales y la dimensión temporal que conocemos actualmente. Según los teóricos dichas dimensiones estarían enrolladas sobre si mismas, de tal modo que su tamaño sería tan pequeño que resultaban indetectables, hasta ahora. Algunas de las formulaciones de la teoría de cuerdas predicen un tamaño para estas dimensiones adicionales que podrían detectarse con los experimentos realizados en el LHC.

Los primeros instantes del Universo

El LHC mediante la colisión de iones de plomo podrá recrear los primeros instantes después del BigBang. Es la primera vez que esto se consigue en condiciones de laboratorio. Dicho experimento permitirá estudiar el supuesto estado en el que se encontraba la materia en aquellos instantes, que según se piensa, era un plasma de quarks y gluones.

¿Por qué un Universo de materia?

Desde que se descubrió la antimateria siempre se ha planteado la pregunta: ¿por qué el Universo esta hecho de materia y no de antimateria?. Ahora en LHC se podrá estudiar el denominado quark-b (beauty quark) y con ello arrojar algo de luz a dicha cuestión.

Hoy se realizan las primeras pruebas. Primero se inyectará un haz de protones con la intención de ver si puede hacer el recorrido por el acelerador sin problemas. Si todo va bien, se realizará otra prueba en la cual el haz de protones se inyectará en sentido contrario.

El futuro ya está aquí, sean cuales sean las respuestas que encontremos, probablemente nuestra concepción del Universo no volverá a ser la misma. Formamos parte de la primera generación de seres humanos que puede obtener respuestas científicas a los misterios más profundos del Universo.

Publicado originalmente en: e-ciencia

Ismael Pérez Fernández.