Que es el LHC?
"El LHC es el acelerador de partículas más potente del mundo, producirá rayos siete veces más energéticos que cualquier máquina anterior y de una intensidad alrededor de 30 veces superior cuando alcance el rendimiento para el que fue diseñado, probablemente en 2010. Ubicado en un túnel de 27 kilómetros de distancia, se apoya en tecnologías que no habrían sido posibles hace 30 años. El LHC es, de alguna manera, su propio prototipo", describe el CERN; Consejo Europeo para la Investigación Nuclear. Se trata del mayor laboratorio de investigación en Física de partículas a nivel mundial.
El 8 de Agosto, se sincronizaron las Agujas del reloj del LHC, el Sistema de Transferencia y el resto del Acelerador del CERN, esto fue logrado con éxito.
Un solo grupo de unas partículas fueron tomadas por la transferencia de la línea de MSF para el Acelerador LHC.
Las partículas recorrieron 3 kilómetros, el anti-sistemas de sincronización del reloj se puso a prueba el 20 de agosto a las 12:45 (hora GMT) 14:45 hora Baraja España, misma hora del accidente aéreo.
Pero, ¿Qué es LARGE HADRON COLLIDER?
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, en sus siglas inglesas), el proyecto de investigación en física cuántica más ambicioso de la historia, ya tiene fecha de arranque: el 10 de septiembre de 2008. Ese día, el laboratorio en el que el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN) ha invertido unos 5.000 millones de euros, recibirá su primer rayo de protones y empezará a funcionar. Así lo anunció el CERN, en un comunicado que esperaban tanto los incondicionales de la investigación nuclear como los detractores del laboratorio.
A la lista de superlativos sólo falta añadir que el LHC ha generado un debate sin precedentes en el mundo de la física. Dos científicos, el estadounidense Walter Wagner y el español Luis Sancho, llegaron a denunciar al CERN por "genocidio potencial", al considerar que el LHC exponía la humanidad a dos riesgos: la creación de un agujero negro que se tragaría la Tierra y la generación de una "materia extraña" que convertiría el planeta en una estrella de neutrones sin vida. La inmensa mayoría de los físicos académicos, como el español Juan José Cadenas, consideran que esas tesis tienen un probabilidad tan escasa que no se deben tomar en cuenta.
Con todo, el acelerador ha generado un debate inédito, alimentado por los medios de comunicación tradicionales e internet. El CERN ha tenido que modificar su estrategia de comunicación y ha respondido punto por punto a sus adversarios. El pasado mes de junio, publicó un informe de seguridad de 15 páginas firmado por 20 expertos independientes así como un resumen de tres páginas traducido en diez idiomas. En ellos, insiste en que no se espera la creación de agujeros negros, y que, en el improbable caso de que nacieran, serían "inofensivos". Asimismo, descarta la creación de "materia extraña", o strangelets, la segunda hipótesis en la que se apoya la teoría de Wagner y Sancho.
Si bien la fecha todavía no está clara, algunos informes dan para el 10 de septiembre a las 12 am, hora Suiza, otros el 10 de septiembre 12:00 am hora Greenwich, otros el 11 de septiembre a las 12:00 am hora Suiza, lo que esta claro es que hoy 20 de Agosto del 2008, se calibro el 1° motor del LHC (LARGE HADRON COLLIDER).
"No se resume a darle a un botón"
Desde Ginebra, donde están las instalaciones, explican que "arrancar la máquina no se resume a darle a un botón", sino que "es un largo proceso que empieza con la refrigeración de cada uno de los ocho sectores" y sigue con las pruebas electromagnéticas. Esas etapas se llevaron a cabo a finales de julio.
La siguiente consiste en sincronizar el colisionador LHC con el acelerador, "el último eslabón en la cadena". Dicha sincronización entre las dos máquinas necesita "una precisión del orden de un nanosegundo" y se probará en agosto y septiembre, antes de poner en marcha el LHC. Entonces, el primer rayo podrá llegará al LHC y, según el comunicado, "llevará la investigación en física a campos inexplorados"...
En el LHC se emitirán haces siete veces más energéticos que los producidos en cualquier otra máquina anterior, y unas 30 veces más intensos cuando esté a pleno rendimiento, probablemente en 2010. Este acelerador, situado en un túnel circular de 27 kilómetros próximo a la ciudad suiza de Ginebra, es un prototipo único basado en tecnologías “que no hubieran sido posibles hace 30 años”.
El comienzo de una máquina de tales características no consiste en encender un interruptor, según se señala en el comunicado remitido ayer. Las pruebas (commissioning) han sido largas, y se iniciaron con el enfriamiento de cada uno de los ocho sectores que la integran. Posteriormente se realizó el test eléctrico de los 1600 imanes superconductores del LHC y su encendido individual. A continuación se activaron juntos todos los circuitos eléctricos de cada sector, y más tarde los ocho sectores a la vez para operar como una sola máquina.
A finales de julio este trabajo estaba casi concluido, con los ocho sectores a su temperatura de operación, 1,9 grados por encima del cero absoluto (-271°C). La siguiente fase del proceso es la sincronización del LHC con otro acelerador, el Súper Sincrotón de Protones (SPS), que es el último eslabón en la cadena de inyección del LHC. La coordinación temporal entre ambas máquinas se realiza con una precisión de una fracción de nanosegundo. El primer test de sincronización está previsto para este fin de semana, en el que el haz de partículas circulará en el sentido de las agujas del reloj, y el segundo se realizará en las próximas semanas.
Las pruebas continuarán hasta septiembre para asegurar que la máquina esté lista para acelerar y colisionar los haces de partículas a una energía de 5 teraelectronvoltios (TeV) por haz, el objetivo energético fijado para 2008. El LHC, no obstante, verá el 10 de septiembre su primer haz circulando a una energía de inyección de 0,45 TeV, “salvo fuerzas de causa mayor”.
Una vez los haces estables estén circulando se producirán las primeras colisiones, y el paso final será alcanzar los 5 TeV previstos, llevando la investigación en física de partículas hacia “una nueva frontera”. El jefe del proyecto del LHC, Lyn Evans, ha señalado: “Estamos acabando el maratón con un sprint, y aunque ha sido un camino largo, estamos ansiosos de poner en marcha el programa de investigación del LHC”.
Teóricamente se espera que, una vez en funcionamiento, se produzca la particula másica conocida como el bosón de Higgs (a veces llamada "la partícula de Dios”). La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" del Modelo estándar de la física, pudiendose explicar cómo adquieren las otras partículas elementales propiedades como su masa. Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una Teoría de la gran unificación, teoría que pretende unificar tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad. Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas.
Experimentos
Los protones se acelerarán hasta tener una energía de 7 TeV cada uno (siendo el total de energía de la colisión de 14 TeV). Se están construyendo 5 experimentos para el LHC. Dos de ellos, ATLAS y CMS, son grandes detectores de partículas de propósito general. Los otros tres, LHCb, ALICE y TOTEM, son más pequeños y especializados. El LHC también puede emplearse para hacer colisionar iones pesados tales como plomo (la colisión tendrá una energía de 1150 TeV). Los físicos confían en que el LHC proporcione respuestas a los siguientes temas:
Qué es la masa (se sabe cómo medirla pero no se sabe qué es realmente)
El origen de la masa de las partículas (en particular, si existe el bosón de Higgs)
El origen de la masa de los bariones
Cuántas son las partículas totales del átomo
Por qué tienen las partículas elementales diferentes masas (es decir, si interactúan las partículas con un campo de Higgs)
El 95% de la masa del universo no está hecho de la materia que se conoce y se espera saber qué es la materia oscura
La existencia o no de las partículas supersimétricas
Si hay dimensiones extras, tal como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de cuerdas, y, en caso afirmativo, por qué no se han podido percibir
Si hay más violaciones de simetría entre la materia y la antimateria
El LHC es un proyecto de tamaño inmenso y una enorme, y potencialmente peligrosa, tarea de ingeniería. Mientras esté encendido, la energía total almacenada en los imanes es 10 gigajulios y en el haz 725 megajulios. La pérdida de sólo un 10-7 en el haz es suficiente para iniciar un 'quench' (un fenómeno cuántico en el que una parte del superconductor puede perder la superconductividad). En este momento, toda la energía del haz puede disiparse en ese punto, lo que es equivalente a una explosión.
El detector CMS del LHC
La construcción del LHC fue aprobada en 1995 con un presupuesto de 2600 millones de Francos suizos (alrededor de 1700 millones de euros), junto con otros 210 millones de francos (140 millones €) destinados a los experimentos. Sin embargo, este coste fue superado en la revisión de 2001 en 480 millones de francos (300 millones de €) en el acelerador, y 50 millones de francos (30m €) más en el apartado para experimentos.Otros 180 millones de francos (120m €) más se han tenido que destinar al incremento de costes de las bobinas magnéticas superconductoras. Y todavía persisten problemas técnicos en la construcción del último tunel bajo tierra donde se emplazará el Solenoide de Muones Compactos (CMS).
El presupuesto de la institución aprobado para 2008, es de 660.515.000 euros de los que España aportará el 8,3%, un total de 53.929.422 euros.
Desde que se proyectó el Gran Colisionador Relativista de Iones (RHIC), el estadounidense Walter Wagner y el español Luis Sancho han afirmado que existe la posibilidad de que el funcionamiento del LHC desencadene procesos que, según ellos, serían capaces de provocar la destrucción no solo de la Tierra sino incluso del Universo entero. Sin embargo su postura es rechazada por la comunidad científica, ya que carece de cualquier respaldo matemático que la apoye.
Los posibles procesos catastróficos que anuncian son:
La creación de un agujero negro inestable,
La creación de materia exótica supermasiva, tan estable como la materia ordinaria,
La creación de monopolos magnéticos (previstos en la teoría de la relatividad) que pudieran catalizar el decaimiento del protón,
La activación de la transición a un estado de vacío cuántico.
A este respecto, el CERN ha realizado estudios sobre la posibilidad de que se produzcan acontecimientos desastrosos como microagujeros negros inestables, redes, o disfunciones magnéticas.
Entrevista a Enrique Fernández que dirige el Instituto de Física de Altas Energías de la Universidad Autónoma de Barcelona pero, además, preside desde el 1 de enero el Comité de Política Científica del Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), el mayor laboratorio de física de partículas del mundo, situado en Ginebra (Suiza).
¿Cómo explicaría la actividad del LHC a alguien que no fuera físico?
Lo que se hace es colisionar protones contra protones por un motivo: los protones están hechos de partículas más elementales, que son los
quarks. Así, lo que hacemos en realidad es choques entre quarks, que son choques entre partículas fundamentales que, que sepamos, no tienen estructura. Poder aislar estas colisiones entre partículas realmente elementales es la manera más limpia de aprender qué es lo que ocurre al nivel de las interacciones más elementales. Es un vehículo para poder estudiarlas colisiones entre partículas elementales de verdad.
Una de las cuestiones que se pretenden descubrir con el LHC es la existencia del bosón de Higgs (una partícula hipotética que sería la responsable de que la materia adquiera masa). ¿Qué supondría su hallazgo?
Esta partícula ocupa un lugar bastante importante porque es la manera de explicar la ruptura de la simetría, el hecho de que las partículas tengan masas distintas. Hasta ahora la única explicación que se ha podido dar es inventarnos esta partícula que se llama Higgs (por el físico que la sugirió, Peter Higgs) y que crea un campo en todo el Universo de manera que cuando una partícula se mueve en este campo es como si tuviera masa. El Higgs es lo que da la masa a las partículas, ya que cuando una partícula se mueve en dicho campo, éste ofrece como una resistencia al movimiento y eso es lo que llamamos masa. Ésta es la única explicación que se ha logrado dar dentro de un marco determinado, por eso es muy importante ver si esta partícula tiene las características que se le suponen para que pueda explicar la masa; si existe un Higgs, tal y como se espera, tiene que poder ser detectable en el LHC.
¿Y qué pasaría si no se detectase?
Sería casi más sorprendente que si se detectase. Habría que cambiar el modelo estándar de entender la física, posiblemente en profundidad. Pero que no se encontrase el Higgs es posible, aunque muy inesperado.
¿Por qué no se ha podido encontrar el Higgs con otros aceleradores?
Porque para producirlo como partícula real hay que acumular una gran cantidad de energía en un punto muy pequeño y esta gran cantidad no se ha podido lograr hasta ahora. Pero el LHC llega a la escala de densidades de energía en la que se cree que se puede ver el Higgs.
¿Se sabe cuándo se dará este paso?
Bueno, esto depende un poco de la masa que tenga, por lo que puede ser fácil o difícil. Es una cuestión técnica. Si da la casualidad de que la masa se encuentra en una zona muy favorable, donde la partícula se encuentre muy aislada, se descubrirá pronto; si no, habrá que trabajar los datos mucho más para poder aislarla.
¿Y tienen estimaciones sobre dónde se puede encontrar?
Sí, porque el acelerador anterior, el LEP, ya nos dio una indicación indirecta de que el Higgs debe existircon un cierto rango de masas que, de hecho, son bajas.
Se ha especulado sobre la posible generación de agujeros negros en el LHC que implicaran la destrucción del mundo ¿Es esto posible?
Es verdad que se podrían crear, pero la peligrosidad sería mínima. Estose ha estudiado con mucho detalle. Los miniagujeros negros se disipan muy rápidamente.
Parece que se presentará una dicotomía según si se encuentran resultados o no....
Es así. Hay que esperar y ver. Puede que la sorpresa mayor del LHC sea realmente una sorpresa, algo no esperado Está toda la temática de la materia oscura. Hay evidencia astrofísica y cosmológica de que hay materia oscura, pero nadie sabe de qué está hecha. Se sabe que no es bariónica, como la materia ordinaria, sino que es de otro tipo. Uno de los candidatos más plausibles a materia oscura es lo que llamamos partículas supersimétricas, que tienen masa y que interaccionan débilmente.Son candidatos naturales a la materia oscura. Dependiendo de su masa, éstas podrían ser también detectables en el LHC. Si se localizaran partículas supersimétricas, se abriría un campo enorme porque se podría comenzar el estudio de un nuevo tipo de materia que hasta ahora no hemos podido detectar de manera directa... Esta es otra de las grandes posibilidades.
¿Podría haber algún hallazgo en torno a las dimensiones extra, sobre las que se lleva años especulando?
Hay toda una escuela de científicos muy metidos en esto. Hay más de tres dimensiones extra, pero son muy pequeñas y curvadas sobre sí mismas, así que no las detectamos macroscópicamente. Aunque es especulativo, se podría ver una manifestación indirecta de esto.
¿Se puede hacer física de partículas sin grandes colisionadores?
Es difícil, porque se ha llegado a una situación muy avanzada. El progreso en los últimos 50 años ha sido enorme, lo que se podrá ver con una perspectiva histórica dentro de más años. Si analizamos, por ejemplo, el modelo estándar, que por cierto tiene un nombre muy poco pretencioso, vemos que es extraordinario. Es una teoría muy bien construida
que funciona a un nivel de detalle exquisito. Progresar en esa dirección requiere experimentos muy controlados y de precisión. Sin tener instalaciones como un acelerador de alta energía donde se pueden hacer colisiones fundamentales es muydifícil progresar.
El LHC intenta recrear las condiciones del Big Bang...
Sí. Cuando uno colisiona estas partículas a muy alta energía, la cantidad de energía en el punto de colisión es realmente enorme. Son condiciones muy parecidas a las del Big Bang..
Mas información en
http://guillegg.wordpress.com/noticias-del-lhc/
http://www.adn.es/mundo/20080402/NWS-0306-LHC-probabilidad-laboratorio-extinguir-tierra.html
