Blog 2.0

Nora Bär

Con un año y medio de atraso, 10.000 físicos de todo el mundo descorcharon ayer champagne para celebrar el inicio de una nueva era en el estudio de la conformación de la materia, que puede ayudar a contestar preguntas pendientes sobre la infancia y el destino del universo.

La alegría estalló cuando el Large Hadron Collider (LHC), el acelerador de partículas subatómicas más grande del mundo, hizo chocar haces de protones (que componen, junto con los neutrones, el núcleo de los átomos) a siete billones de electronvoltios, una energía nunca alcanzada en la historia de la humanidad, que triplica lo que se había logrado hasta ahora. Dicho más simplemente, los científicos comenzaron a recrear el universo tal como era apenas fracciones de segundo después del Big Bang.

Entre los científicos que trabajan en el proyecto del LHC, una máquina colosal de 27 km de circunferencia, enterrada a 100 metros de profundidad bajo la frontera franco-suiza, se encuentra un destacado grupo de argentinos que investigan en las universidades de La Plata y de Buenos Aires.

Tras acelerar los protones a 0,9999999% la velocidad de la luz (hasta 1000 millones de kilómetros por hora), las primeras colisiones se produjeron cerca de la una de la tarde en Ginebra (las 8 de la mañana en Buenos Aires), unas seis horas después de lo previsto inicialmente.

"De repente, veíamos una luz que se perdía y decíamos «¡no, no puede ser!» -cuenta, con su habitual entusiasmo, la doctora María Teresa Dova, investigadora de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y responsable de la participación argentina en el proyecto del Centro Europeo de Investigación Nuclear (CERN, según sus siglas en inglés), exhausta después de haber pasado toda la noche y la mañana en su oficina siguiendo segundo a segundo, junto con sus becarios, lo que ocurría en las entrañas del acelerador-. Cuando finalmente vimos la línea recta que indicaba que los haces estaban en el rumbo correcto, saltamos de alegría."

Y no es para menos. La complejidad de esta máquina en cuyo desarrollo y construcción se trabajó durante quince años, que dirige los haces de partículas con imanes superconductores enfriados a una temperatura cercana al cero absoluto, y cuyos detectores tienen el tamaño de catedrales y combinan sistemas electrónicos con millones de canales, no tiene precedente.

Como ilustró hace unos días Steve Myers, uno de los directores del CERN, la proeza tecnológica de alinear los haces de estas partículas infinitesimales para que se encuentren al cabo de un viaje de decenas de kilómetros es equiparable a "hacer chocar, a mitad de distancia, dos agujas disparadas desde ambos lados del Atlántico´´.

La "máquina de Dios" (como se bautizó al gran colisionador, porque se estima que permitirá detectar algo llamado "campo de Higgs", una especie de "melaza cósmica" que llena todo el espacio y que sería lo que dota de masa al resto de las partículas subatómicas, según su grado de interacción con ellas) había dejado de operar nueve días después de su inauguración, por una falla en una pequeña pieza eléctrica.

El 20 de noviembre del año último, tras muchos meses de reparaciones y de instalación de nuevos sistemas de sensores de sensibilidad inimaginable, nuevamente comenzaron a circular partículas por sus túneles, pero a bajas energías.

"Trabajamos como locos para empezar a calibrar el detector -cuenta Dova-. Y fue realmente increíble, porque cuando uno piensa lo «monstruoso» que es el Atlas [en el que trabaja el equipo argentino], que ocupa un edificio de cinco pisos, y lo bien que funcionó, se da cuenta de que es una verdadera obra de arte."

La cuna del universo

Aunque frecuentemente se dice que el LHC creará un Big Bang en miniatura, los investigadores aclaran que cuando los haces de protones chocan en realidad se reconstruyen las condiciones existentes no en el instante de la "gran explosión", sino unas fracciones de segundo después.

Dice Dova: "Reproducir el Big Bang es imposible. Lo que dio origen al cosmos es la expansión violenta de espacio, tiempo, materia y energía. En ese momento, la temperatura alcanzaba los mil millones de grados y había una «sopa» de partículas que interactuaban entre sí. Como la temperatura era inmensa, también lo era la energía. Lo que nosotros hacemos es emular las condiciones existentes instantes después de esa primera gran expansión".

"Para recrear el Big Bang habría que juntar toda la energía del universo en un punto -coincide el doctor Daniel De Florian, investigador de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (FCEN)-. Lo que se puede llegar a ver en el LHC son las interacciones que existían antes de que se formasen los átomos. Son partículas que suponemos que existen en la naturaleza, pero que aún no pudimos detectar."

Aunque lo de ayer fue indudablemente un hito científico y tecnológico, conviene aclarar que fue sólo el comienzo de una gran aventura que permitirá avanzar en el conocimiento de la materia y del cosmos.

En ese "monstruo" sibterráneo, los físicos experimentales podrán reunir evidencias que respalden el modelo standard de la materia.

"Pensamos que vamos a empezar a comprender varios problemas vigentes hoy, en un escenario en el que la mayoría de las cuestiones parecen resueltas -dice Fidel Shaposnik, físico teórico de la UNLP-. Por ejemplo, qué es la materia oscura, que no emite radiación como la conocemos y que constituiría el 23% de la densidad del universo actual. Junto con la hipotética energía oscura, sería la responsable de que el universo se expanda aceleradamente. El LHC también puede aclarar la existencia de la supersimetría [una teoría que postula que cada partícula fundamental tiene una compañera supersimétrica], que atrae por su belleza matemática y por la simplicidad que introduce en los cálculos, y de la asimetría entre materia y antimateria, sin la cual ni nosotros ni el universo existiríamos."

Ahora empieza la función

"Hasta ahora hubo 30 choques [o colisiones] por segundo -dice Ricardo Piegaia, profesor del Departamento de Física de la FCEN y uno de los miembros de la representación argentina en el LHC-, pero vamos a poder hacer física cuando haya 40 millones por segundo. Lo que ocurre es que la mayor parte de las veces son eventos irrelevantes y física «aburrida». Tenemos que analizar muchos millones de colisiones para detectar las que resultan interesantes para responder las preguntas que nos planteamos."

Esto es posible gracias a un programa desarrollado por los mismos físicos que analiza los datos en tiempo real, decide si los choques tienen potencial y selecciona un evento cada diez mil. De los que quedan, otro sistema automático vuelve a hacer una selección similar. Los investigadores planean seleccionar por medio de estos algoritmos alrededor de unos 200 eventos por segundo, que es lo máximo que se puede guardar electrónicamente.

"Esto es sólo el inicio -dice Dova-. Hay que tener en cuenta que el LHC es su propio prototipo e iremos aprendiendo sobre la marcha. En los próximos dos años vamos a terminar de calibrarlo y tal vez descubramos nuevas partículas muy interesantes, como el gravitón u otra que es candidata a componer la materia oscura. Si es así, «cerrarían» nuestras teorías. Sería extraordinario."

Por otra parte, la científica subraya que más allá de la búsqueda científica, este experimento, que muchos consideran un desafío similar al de llevar al ser humano a la Luna, ya está arrojando avances tecnológicos de gran envergadura. Como la GRID, la red electrónica de altísima velocidad que permite a científicos de todo el mundo participar del experimento en tiempo real.

"Todavía estamos funcionando a la mitad de la energía y a mucha menos intensidad [de colisiones] que aquellas para las que fue diseñado el acelerador -recuerda Piegaia-. En los próximos meses iremos subiendo lentamente el número de choques, para evitar inestabilidades."

La naturaleza íntima de la materia es muy extraña. "Nosotros le preguntamos y de a poco nos estamos enterando de cómo es", dice el científico.

ALGO MAS
Una máquina para mirar el fondo de la materia

Un accidente hizo fracasar el intento de septiembre de 2008. Ayer, los protones se portaron bien, chocaron como deben chocar y los científicos brindaron con champaña. Es el experimento más grande y caro del mundo.

Por Leonardo Moledo

Los científicos, eufóricos después de lograr las primeras supercolisiones de la llamada “máquina del Big Bang”.Bueno, según cuentan los cables que llegan del Supercolisionador, se consiguieron las “primeras supercolisiones”; lo cual desde el vamos está bien, ya que de eso se trataba: arrojar protones unos contra otros a velocidades de locura (99,9 por ciento de la velocidad de la luz) y con energías que nunca se habían obtenido en la Tierra para ver qué pasa: a esas energías se espera ver una partícula cuya existencia la teoría predice, pero que hasta ahora se ha mostrado esquiva: el bosón de Higgs, que León Lederman, descubridor del quark bottom, llamó “la partícula divina”, lo que explica la denominación de “máquina de Dios” que recibió el superacelerador (como si Dios se pudiera ocupar de partículas elementales en un momento en que todos sus sentidos deben estar puestos en los problemas de pedofilia de su iglesia).

Lo cierto es que ni Dios, ni Zeus, ni Buda tienen nada que ver con este enorme engendro: un anillo circular que pasa por debajo de pueblos y aldeas, y cruza fronteras de dos países (Francia y Suiza) y que desciende de los primeros aceleradores que se estrenaron allá por 1930... el Supercolisionador tiene algo de eso pero multiplicado por mil, un millón, o más.

Y como su nombre lo indica, un superacelerador superacelera: consigue llevar un haz de protones a velocidades muy cercanas a la de la luz (la velocidad tope del universo) y hacerlo colisionar con otro haz, en sentido contrario: el choque representa un nivel de energía fabuloso, el mayor que se haya obtenido alguna vez en la Tierra –y según parece, el más grande que alguna vez se obtendrá (aunque en esas cosas siempre hay que andarse con cuidado)–. Y con semejantes energías, al chocar, los protones se desarman y sueltan sus componentes internos: los quarks. Que nadie se asuste: son partículas, nada más.

De Demócrito al modelo standard

En el siglo V antes de nuestra era, Leucipo y Demócrito de Abdera sostuvieron, por primera vez, que la materia estaba compuesta por átomos: un cross directo a la mandíbula de Parménides, que negaba la existencia del vacío entre los átomos. Aristóteles, que también negaba el vacío, argumentó igualmente: no pueden existir los átomos