Hacia la física desconocida

Después de dos años parado debido a trabajos de modernización y mantenimiento, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), la mayor instalación científica del mundo, ha vuelto a la carga con el objetivo de ensanchar la brecha científica abierta tras la identificación del bosón de Higgs en el 2012, la pieza que faltaba para completar el llamado Modelo Estándar de la física, la teoría que explica el comportamiento de las partículas elementales que forman todo lo que vemos y cómo interaccionan entre ellas. El renovado LHC, más potente y más preciso, quiere llegar lejos. «Estamos emocionados porque entramos en una fase totalmente desconocida», dijo ayer Rolf Heuer, presidente ejecutivo del CERN, la institución europea que gestiona el LHC, al presentar el calendario de las operaciones.

Entre los nuevos objetivos de estudio destacan nuevamente la búsqueda del bosón de Higgs y de la materia oscura -que sabemos que está pero no la vemos-, la demostración de las hipótesis de la antisimetría y la antimateria-, nuevas dimensiones, el plasma de quarks y otras partículas y conceptos tan atractivos como impenetrables, e «incluso también partículas que ni siquiera podemos imaginar que existen», resume Mario Martínez, investigador del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE-UAB), en Barcelona. «El LHC va a adentrarse en una zona de energías desconocida que puede depararnos sorpresas sensacionales. Al fin y al cabo, nadie sabe cómo se comporta la naturaleza a esas energías», añade Alberto Casas, investigador del Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC), en Madrid.

AUMENTAR LAS POSIBILIDADES

EL LHC es un tubo circular de 27 kilómetros de longitud en el que los científicos introducen haces de protones -partículas que forman el núcleo de los átomos- en sentidos opuestos y a una velocidad cercana a la de la luz con el objetivo de que choquen y, como consecuencia del proceso, surjan nuevas partículas. Así se identificó el famoso bosón de Higgs hace tres años. De hecho, la principal mejora del LHC atañe precisamente a las colisiones, que ahora tendrán una energía de hasta 13 teraelectronvoltios (TeV), 6,5 en cada sentido, muy superior a los 8 TeV que se alcanzaron en el 2012.

«Aumentar así la energía dispara las posibilidades de que podamos obtener ciertas cosas y que puedan ser espectaculares», insiste Martínez, investigador principal de Atlas, uno de los experimentos dedicados a analizar las colisiones. Se ha reducido asimismo el ancho del haz de partículas, lo que significa que se concentrarán más en su punto de colisión, «y supondrá más colisiones para estudiar», afirma Javier Cuevas, profesor de la Universidad de Oviedo e investigador en otro experimento, CMS.

Entre las restantes mejoras, también se han reemplazado debido al desgaste 18 de los 1.232 imanes que conducen las partículas por el interior del acelerador y se han reforzado más de 10.000 conexiones eléctricas. Asimismo, las cavidades de radiofrecuencia, que dan pequeños empujones de energía a las partículas cuando pasan, operarán con mayores voltajes para dar más energía a los haces. Y se ha injertado un nuevo captador que lograr el vacío absoluto en el interior del tubo. Enfriar los equipos a 270 grados bajo cero, necesarios para un buen funcionamiento, ya se hizo a finales del 2014.

La calibración es vital en la medida en que, una vez optimizado el procedimiento, los haces de protones darán 11.000 vueltas por segundo al acelerador. Según el ejemplo puesto por el CERN, el nivel de exactitud para que choquen entre sí es comparable a tener dos flechas del diámetro de una aguja disparadas a 47 kilómetros de distancia.

Las reformas ya han acabado, pero eso no significa que la llamada popularmente como máquina de dios vaya a trabajar de inmediato a pleno rendimiento. Heuer avanzó que, si no surgen contratiempos, los primeros choques de protones se producirán en mayo o junio. «Tomará unos dos meses llevar la máquina a colisiones con la mayor energía», comentó. Previamente, claro está, deberán hacerse multitud de pruebas de arranque. Por ejemplo, se deben comprobar todos los sistemas uno a uno. Es el caso de los 1.232 imanes, «que tienen que ser capaces de alcanzar exactamente la misma corriente para que los haces puedan circular con éxito, algo que no sucede siempre al primer intento», comenta Reyes Alemany, ingeniera de operaciones del LHC.

EN DOS SEMANAS

La previsión es que los haces empiecen a circular en sentidos opuestos dentro de dos semanas. Heuer señaló que hay confianza en descubrimientos «que abrirán nuevos campos a la física moderna», pero que nadie puede predecir cuándo ocurrirán porque «esto está en manos de la naturaleza».

«Creo que lo primero es confirmar totalmente la existencia de dos partículas, los quark Top y el bosón de Higgs. Luego ya veremos qué encontramos y para dónde tiramos -avanza Cuevas-. Entramos en terra incognita. Nadie había mirado donde vamos a mirar. Y es lógico que haya un cierto optimismo». «Desde el punto de vista teórico, hay razones muy fuertes para pensar que existe nueva física, aún desconocida, que guarda claves esenciales sobre el funcionamiento de la naturaleza», prosigue Alberto Casas. «Pero es menos seguro que esa nueva física vaya a ser descubierta en el segundo ciclo del LHC», concluye el físico con un poco de suspense.