¿El ele-hache-qué?
Repasamos con el físico y divulgador Étienne Klein el método y los objetivos del LHC
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) es el experimento de los superlativos: con sus 27 kilómetros de tuneles bajo Francia y Suiza, es el mayor acelerador de partículas de la historia, pero también el mayor aparato que haya existido. En el corazón del LHC se producirán temperaturas 100.000 veces más altas que las que reinan en el centro del sol mientras que el sistema criogénico -su nevera-registará temperaturas de -271,3 grados, más frías que en el espacio intersideral. Por supuesto la velocidad también será máxima: el colisionador acelerará partículas, es decir, trozos ínfimos de materia, hasta que alcancen el 99,99% de la velocidad de la luz.
Juzgar la base de la física actual
Ésas sólo son algunas de las cifras sacadas de la larga lista de récords alcanzados por el LHC. Pero la máquina gestionada por la Organización Europea para la Investigación Nuclear (conocida por sus antiguas siglas, el CERN) lo tiene todo para impresionar al visitante: cualquier foto refleja las dimensiones gigantescas de los aparatos y cada experimento moviliza miles de los cerebros mejor preparados de cada uno de las decenas de países que participan en el proyecto.
Aparte de las consideraciones económicas -el LHC ha costado nada menos que 5.000 millones de euros, de los que España ha aportado unos 55 millones-, los resultados del colisionador, que verificarán o invalidarán el modelo estándar en el que se basan las actuales teorías físicas, interesarán a toda persona a la que no dejen indiferente los avances de la ciencia. Con una condición: que entienda qué es lo que buscan los científicos de 80 países que han decidido especializarse en la rama más abstracta de su disciplina: la física cuántica.
El físico francés Étienne Klein ha aceptado el reto que enunció en el siglo XIX uno de los padres de la física moderna, el escocés James Clerk Maxwell: "Cualquier desarrollo de la ciencia física es susceptible de producir una modificación de los métodos y conceptos generales del pensamiento, en otros términos de fecundar una cultura, aunque con una condición imperiosa: que esas ideas nuevas sean expresadas de la forma más intelegible posible". Klein, quien escribió este año el libro Les secrets de la matière racontés en famille (publicado por la editorial francesa Plon, será traducido al español a mediados de 2009), ayuda a los alérgicos a las matemáticas a valorar por si mismos si el dinero, el tiempo y el trabajo invertidos en el LHC pueden merecer la pena.
Más velocidad y más energía
Como su nombre no lo indica, el LHC es antes de todo un acelerador de partículas. Es decir, como define Klein en una entrevista telefónica, "una herramienta en la que se aceleran partículas que llevan una carga eléctrica". Concretamente, las partículas adquieren su velocidad pasando por campos eléctricos que van en la misma dirección que su movimiento. Rápidamente, las partículas alcanzan su velocidad máxima, rozando con la de la luz; entonces el acelerador no le da más velocidad, sino más energía.
El concepto de energía es fundamental para entender los aceleradores de partículas. La única ecuación necesaria para comprender las bases de LHC es la que formuló Albert Einstein en 1905: la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad elevada al cuadrado. E = mc2. O sea, que la energía de la materia tiene una relación de proporcionalidad con su masa. Es más, la energía de una partícula puede ser transformada en materia. "Una propiedad de un objeto, su energía, es capaz de transformarse en otro objeto" resume Klein, quien insiste: "No es un trozo de la partícula, es un producto de la colisión".
Colisiones frontales
Por eso los físicos tratan de obtener choques de partículas con las máximas energías disponibles. La novedad de los aceleradores de partículas de la generación del LHC es que provocan colisiones entre dos haces. "En vez de proyectar las partículas contra dianas fijas, se inyectan dos haces en la misma máquina y en direcciones opuestas, para que entren en colisión". Klein usa una metáfora para explicar el proceso: "Si mientras estás conduciendo, chocas contra un coche parado, una parte de la energía del vehículo, la energía cinética, pasa al coche parado -que avanza- y se pierde esa energía". En el LHC no habrá tanto desperdicio: con colisiones frontales, toda la energía se convertirá en materia. "E=mc2 funciona plenamente y es mucho más económico", resume Klein.
Con H de hadrones
Queda por explicar la H de LHC: ¿Qué son los hadrones? Son una serie de las partículas que conocemos, por ejemplo los protones (como se ve en la infografía, el protón es una parte del núcleo que a su vez constituye, junto con el electrón, el átomo). Concretamente, son las partículas constituidas por quarks,elementos, estos sí, individibles. Tienen la propiedad de ser sensibles a la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro formas que tienen las partículas para relacionarse. Y son las que este miércoles girarán por primera vez en el recorrido entero del túnel del LHC.
Una vez realizadas las colisiones entre protones -se harán a finales de 2008 o principios de 2009-, habrá que estudiar los resultados. Cuatro experimentos principales se realizarán a lo largo del tubo de 27 kilómetros. ATLAS y CMS tratarán de descubrir el bosón de Higgs, una hipotética partícula que los físicos han imaginado para que sus teorías cuadren pero que nunca han podido observar. Por su parte, ALICE y LHCb se centrarán en el estudio de los quarks.
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