Hoy, 10 de septiembre de 2008, es el gran día para el inicio formal de operaciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés). La gente en todo el mundo está llena de expetcación por saber de este inicio. Desafortunadamente muchos otros plantean una pregunta que ha llenado de incertidumbre a los menos versados ¿El LHC va a acabar con el mundo?
Se han hecho muchos intentos por llevar esta pregunta al terreno de la religión, de la incredulidad y de la intolerancia total. Pareciera que algunos sectores se hubiesen vuelto locos. Incluso algunos de los científicos que trabajan en esta instalación han recibido amenazas de muerte si prosiguen con su trabajo de investigación. Sin embargo, el LHC ha tenido uno de los estudios de seguridad más amplios y completos de la historia de la ciencia y la tecnología nucleares. Revisemos un poco la historia del LHC.
¿De donde surgió la idea del LHC?
Surgió en 1977, cuando se sugirió reusar un túnel de 27 km de circunferencia situado por debajo de la frontera entre Suiza y Francia, construido para acelerar electrones de alta energía, para alojar a un acelerador de protones de mucha más potencia. Después, en 1984 se crearon los grupos que elaborarían la propuesta. Finalmente en 1994 el proyecto fue aprobado por el concejo multinacional del CERN. Más datos en esta referencia de Nature.
La primera carga de iones está programada para hacerse hoy. Las primeras colisiones se llevarán a cabo en los próximos meses. La meta es que los haces de protones alcancen la energía de 7 TeV. En realidad esa no es mucha energía en términos macroscópicos, un protón así tendría la energía equivalente al movimiento de un mosquito. Lo que pasa es que el mosquito podría tener millones de millones de millones de protones.Toda esa energía concentrada en un sólo protón proporcionará la llave para abrir puertas nunca antes exploradas.
De cualquier forma que se le vea, el LHC es un auténtico gigante. Es una instalación que proporcionará a los científicos un ambiente controlado para estudiar las más ocultas razones por las que existe la masa, y las posibilidades de encontrar dimensiones extra, así como desmitificar las ideas de los strangelets y los monopolos magnéticos.
¿Cual es la preocupación?
Algunos sectores han advertido que las colisiones a tan altas energías podrían crear diminutos agujeros negros que podrían crecer hasta tragarse la tierra, el sistema solar y el universo entero. Otros mencionan la posibilidad de que si se llegan a producir strangelets, éstos podrían contagiar a la materia normal circundante. Otros más vaticinan la posible creación de una burbuja de vacío.
La alarma que ha causado estas ideas no tiene fundamento, al menos no uno que pueda observarse en la naturaleza. Los rayos cósmicos que tienen energías mayores que las que el LHC pueda alcanzar jamás, han existido durante toda la historia del universo. Y no se observan (ni se han observado desde que la naturaleza se observa por los científicos) efectos que se parezcan a estos escenarios dantescos. Ver el resumen del informe de seguridad aquí (en español).
La diferencia entre lo que hace la naturaleza y lo que se hará en el LHC es el control sobre los parámetros del experimento. Por ejemplo, el vacío que se formará en los túneles principales será de 10 a la menos 13 atmósferas (en comparación con el vacío en la luna, que es de 10 a la menos 12 atm) y la temperatura será de 1.9 grados por encima del cero absoluto. Eso asegurará que todo el complejo estará en óptimas condiciones para acelerar protones y iones de plomo sin obstáculos en el camino... excepto quizás al final.
Los blancos en los que impactarán estos súper veloces protones (que viajarán al 99.9999991% de la velocidad de la luz) podrán ser de cobre sólido, que se estima que debería tener entre 20 y 40 m de espesor para detener el haz en su totalidad. Pero el principal blanco serán otros protones viajando en sentido contrario.
¿Qué se espera del LHC?
Debido a que nuestro conocimiento del universo es incompleto, los científicos confían en que las colisiones energéticas proporcionarán indicios de sus albores, recreando en cierta medida las condiciones iniciales de la Gran Explosión. El modelo Estándar de la física, que actualmente describe los constituyentes de la materia, resume el conocimiento que tenemos sobre la física de partículas. Ha sido muy exitoso para anticipar la existencia de partículas previamente desconocidas. Sin embargo deja muchas preguntas sin respuesta como:
- El modelo estándar no explica el origen de la masa
- No ofrece una explicación unificada de las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza
- Las observaciones de la materia visible sólo muestran un 4% de la masa total del universo. El modelo estándar no explica los procesos responsables de la materia oscura o la energía oscura observadas en el universo
- Existe aun el misterio de la antimateria. Se estima que desde la Gran Explosión se ha creado materia y antimateria por igual, pero en la actualidad sólo se observa la materia y no su contraparte.
- Se pretende estudiar el estado conocido como plasma de quark-gluón, lo que se produciría con le impacto de iones pesados para recrear los primeros instantes del universo, estado que no es predicho por el modelo estándar.
Para tratar de explicar todo lo anterior, los científicos del LHC esperan que las colisiones y sus resultados den las pistas necesarias. Con ese objetivo se han instalado una serie de detectores, de entre los cuales merece mención uno en el que científicos mexicanos participan en su diseño, fabricación y operación. El equipo de mexicanos está conformado por investigadores de la UNAM, Cinvestav, BUAP y Universidad de Sinaloa, quienes desarrollaron dispositivos para uno de los colisionadores de la estructura: ALICE (A Large Ion Collider Experiment).
Además, la seguridad en esta instalación ha sido vigilada estrechamente por el Concejo internacional del CERN, cuya preocupación por el inicio de operaciones es patente en este informe: http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2008/PR05.08E.html
En este sitio puede verse una excelente animación de la distribución de elementos en el LHC, así como una serie de apoyos animados que ayudan al lector a entender su funcionamiento: http://www.nature.com/news/specials/lhc/interactive.html
Recomiendo la lectura de este folleto sobre el LHC (sólo en inglés): http://cdsmedia.cern.ch/img/CERN-Brochure-2008-001-Eng.pdf
El seguimiento del LHC en Ahuramazdah se puede consultar acá: http://ahuramazdah.blogspot.com/search/label/LHC
Noticias que reportan lo seguro de las operaciones en el LHC:
http://www.cronica.com.mx/nota.php?id_nota=383534
http://www.eluniversal.com.mx/articulos/49160.html
http://www.cronica.com.mx/nota.php?id_nota=377628
http://www.elperiodico.com/default.asp?idpublicacio_PK=46&idioma=CAS&idnoticia_PK=542446&idseccio_PK=1021&h=
Esperaremos con gusto las noticias que confirmen el inicio seguro de operaciones de este hito en la ciencia y tecnología nucleares.
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Actualización 01. Ya circuló la primera buena noticia de que los protones pudieron dar su primer giro completo al circuito de 27 km: http://www.eluniversal.com.mx/notas/537100.html
Actualización 02. Doble celebración. Se logró la circulación de haces en ambos sentidos: http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Doble/exito/gran/acelerador/europeo/particulas/elpepusoc/20080910elpepusoc_1/Tes
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