Entendiendo al Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

Cualquiera de nosotros que no viva adentro de un termo, en el fondo del océano o muy profundo dentro de su propia mente, ha oído recientemente frecuentes noticias acerca del Gran Colisionador de Hadrones, o LHC por sus siglas en inglés (Large Hadron Collider). Insultantemente denominada “La Maquina de Dios” (esta máquina no tiene nada que ver con “Dios” ni la religión, se los puedo asegurar), se ha puesto de moda como noticia científica del momento, aunque mucho más por sus denuncias de posibles catástrofes y destrucción mundial, que por los experimentos reales y de contenido científico que allí se realizan. Apuesto a que todo el mundo ha oído todas esas patrañas sobre que el LHC puede crear un agujero negro que succione a la Tierra, pero muy pocos saben exactamente que son el ATLAS, el CMS y el LHCb. Es por eso que en este artículo voy a tratar de explicar, de la manera más simple posible, qué es el LHC, que experimentos se llevan a cabo en el mismo y qué se espera descubrir con estos.

El Gran Colisionador de Hadrones es el acelerador de partículas más grande y de más alta energía del mundo. Se encuentra ubicado en un túnel subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia, que se extiende bajo la frontera franco-suiza, cerca de la ciudad de Ginebra, en Suiza. Fue financiado y construido por la colaboración de más de 10.000 científicos e ingenieros de más de 100 países, así como cientos de universidades y laboratorios. Es la construcción humana más colosal de la historia y que más implicaciones puede tener en nuestra visión del universo, ya que se espera que pueda responder a las preguntas más fundamentales de la física y que así podamos avanzar en nuestro entendimiento de las leyes de la naturaleza.



Como su nombre bien lo indica, el LHC fue diseñado para acelerar haces de hadrones (más precisamente de protones) en sentidos opuestos, hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz (la cual es de 300.000 km/s, velocidad máxima que se puede desarrollar sin violar ninguna ley física) y luego hacerlos colisionar entre sí, produciendo de esta forma altísimas cantidades de energía a escalas subatómicas; con esto se podrían simular ciertas condiciones y eventos ocurridos inmediatamente después del Big Bang.

Para que estos experimentos funcionen correctamente, el LHC se mantiene enfriado a una temperatura de −271,15 °C (esto es solo 2 grados por encima del cero absoluto, la temperatura mínima posible en el universo). Además del túnel circular subterráneo previamente mencionado, el LHC está formado por diferentes detectores, los cuales registran y procesan los resultados de las colisiones, al mismo tiempo que dan sus nombres a los respectivos experimentos: ATLAS y CMS son los detectores encargados de partículas generales, LHCb, ALICE y TOTEM, por otro lado, son más especializados.

Tras toda esta inversión multimillonaria de dinero, tiempo y mentes especializadas, se espera encontrar respuestas a las preguntas más fundamentales de la física, con el objetivo de alcanzar una teoría unificada que logre explicar todos los comportamientos del Universo (cosa que las teorías “de gravitación universal” de Newton, “de la relatividad general” de Einstein y la mecánica cuántica, entre otras, no consiguen).

De manera simplificada y muy resumida, estas son las cuestiones principales que esperan resolverse a través de los experimentos en el LHC:

• Demostrar o descartar la existencia de la elusiva partícula elemental hipotética conocida como Bosón de Higgs (por favor, no llamarla "partícula divina" o "partícula de Dios", esto no tiene nada que ver con la religión), la cual permitiría completar o refutar el Modelo Estándar de la física de partículas. A modo de anécdota curiosa, Stephen Hawking apostó 100 dólares a que el bosón de Higgs no existe, y mencionó que sería más interesante no encontrar dicha partícula.
• ¿Cuál es la naturaleza de la materia oscura, la energía oscura y toda la materia no bariónica de la cual está compuesto el 96% del Universo? Según cálculos recientes, la materia bariónica (que podemos ver y percibir) constituye solamente el 4% de la masa del universo; un 23% está formado por materia oscura y el 73% restante por la energía oscura.
• Si la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil son diferentes manifestaciones de una única fuerza unificada, como han predicho varias teorías de la Gran Unificación.
• ¿Porque la fuerza de gravedad es tantas veces más débil que las otras tres fuerzas fundamentales, siendo tan relevante en todo el Universo?
• Si es posible en la naturaleza la existencia de partículas supersimétricas, lo cual implicaría que todas las partículas conocidas tienen compañeras supersimétricas.
• ¿Porque existen las aparentes violaciones de simetría entre la materia y la antimateria?
• Si existen otras dimensiones, como fue predicho por varios modelos de la Teoría de Cuerdas, y cómo podríamos detectarlas.

Como dije antes, ésta es una forma muy simple y resumida de entender los principales objetivos del Gran Colisionador de Hadrones; para comprender de manera más profunda estos y sus otros objetivos sería necesario ser físico teórico o experimental (o leer muchísimo al respecto, lo cual ayuda a entender cada vez un poco más). Se espera que la mayoría de estas preguntas puedan ser contestadas para fines del año 2011, cuando el LHC comience a funcionar utilizando su potencia máxima de 14 TeV (por el momento se encuentra funcionando a 7 TeV).

Como vemos, tenemos a nuestra disposición la máquina más extraordinaria construida por la humanidad en toda su historia, que nos permitirá desentrañar los misterios más profundos y existenciales del Universo. Toda la comunidad científica está entusiasmada y expectante por los grandiosos descubrimientos a los que nos puede llevar el LHC, e igualmente de emocionados deberíamos estar todos y cada uno de los seres humanos. Porque el Gran Colisionador de Hadrones no es solamente un complicado y gigantesco aparato utilizado por científicos para responder a preguntas que solamente ellos parecen comprender; no, por el contrario, debería ser para todos como una maravillosa y fascinante caja de pandora de la cual se espera que surjan las respuestas a preguntas que el ser humano se ha formulado a través de toda la historia, y que nos conciernen a todos, como raza habitante de este planeta, como habitantes de este maravilloso Universo, que nos fascina al mismo tiempo que nos inquieta, nos abruma, y el cual tratamos de explicar a nuestra manera, errante, desprolija, humana. Quizás gracias a esta increíble máquina podamos unificar y embellecer nuestras explicaciones sobre todo lo que nos rodea, y llegar a comprender realmente qué es y cómo funciona todo esto a lo que pertenecemos y que llamamos Universo.