El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es una maravilla de la física moderna de partículas que ha permitido a los investigadores sondear las profundidades de la realidad. Sus orígenes se remontan a 1977, cuando Sir John Adams, el ex director de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), sugirió construir un túnel subterráneo que pudiera acomodar un acelerador de partículas capaz de alcanzar energías extraordinariamente altas, según un 2015 artículo de historia por el físico Thomas Schörner-Sadenius.
El proyecto fue aprobado oficialmente veinte años después, en 1997, y la construcción comenzó en un anillo de 16.5 millas de largo (27 kilómetros) que pasó por debajo de la frontera franco-suiza capaz de acelerar partículas hasta el 99.99 por ciento de la velocidad de la luz y aplastarlas. juntos. Dentro del anillo, 9,300 imanes guían los paquetes de partículas cargadas en dos direcciones opuestas a una velocidad de 11,245 veces por segundo, y finalmente los unen para una colisión frontal. La instalación es capaz de crear alrededor de 600 millones de colisiones por segundo, arrojando cantidades increíbles de energía y, de vez en cuando, una partícula pesada exótica y nunca antes vista. El LHC funciona a energías 6,5 veces más altas que el acelerador de partículas con récord anterior, el Tevatron desmantelado de Fermilab en los EE. UU.
La construcción del LHC costó un total de $ 8 mil millones, de los cuales $ 531 millones provienen de los Estados Unidos. Más de 8,000 científicos de 60 países diferentes colaboran en sus experimentos. El acelerador encendió por primera vez sus haces el 10 de septiembre de 2008, colisionando partículas a solo una décima parte de su intensidad de diseño original.
Antes de comenzar las operaciones, algunos temían que el nuevo destructor de átomos destruyera la Tierra, tal vez creando un agujero negro que todo lo consume. Pero cualquier físico acreditado afirmaría que tales preocupaciones son infundadas.
"El LHC es seguro, y cualquier sugerencia de que podría presentar un riesgo es pura ficción", dijo el director general del CERN, Robert Aymar, a LiveScience en el pasado.
Eso no quiere decir que la instalación no pueda ser potencialmente dañina si se usa incorrectamente. Si tuviera que meter la mano en el rayo, que enfoca la energía de un portaaviones en movimiento a un ancho de menos de un milímetro, haría un agujero a través de él y luego la radiación en el túnel lo mataría.
Investigación innovadora
En los últimos 10 años, el LHC ha unido átomos para sus dos experimentos principales, ATLAS y CMS, que operan y analizan sus datos por separado. Esto es para asegurar que ninguna colaboración influya en la otra y que cada una proporcione un control sobre su experimento hermano. Los instrumentos han generado más de 2.000 artículos científicos en muchas áreas de la física fundamental de partículas.
El 4 de julio de 2012, el mundo científico observó sin aliento cómo los investigadores del LHC anunciaban el descubrimiento del bosón de Higgs, la pieza final del rompecabezas de una teoría de cinco décadas llamada Modelo Estándar de física. El modelo estándar intenta dar cuenta de todas las partículas y fuerzas conocidas (excepto la gravedad) y sus interacciones. En 1964, el físico británico Peter Higgs escribió un artículo sobre la partícula que ahora lleva su nombre, explicando cómo surge la masa en el universo.
El Higgs es en realidad un campo que impregna todo el espacio y arrastra cada partícula que se mueve a través de él. Algunas partículas caminan más lentamente por el campo, y esto corresponde a su masa más grande. El bosón de Higgs es una manifestación de este campo, que los físicos habían estado persiguiendo durante medio siglo. El LHC se construyó explícitamente para capturar finalmente esta escurridiza cantera. Finalmente, al descubrir que el Higgs tenía 125 veces la masa de un protón, tanto Peter Higgs como el físico teórico belga Francois Englert recibieron el Premio Nobel en 2013 por predecir su existencia.
Incluso con el Higgs en la mano, los físicos no pueden descansar porque el modelo estándar todavía tiene algunos agujeros. Por un lado, no se trata de la gravedad, que está cubierta principalmente por las teorías de la relatividad de Einstein. Tampoco explica por qué el universo está hecho de materia y no de antimateria, que debería haberse creado en cantidades aproximadamente iguales al comienzo de los tiempos. Y es completamente silencioso sobre la materia oscura y la energía oscura, que aún no se había descubierto cuando se creó por primera vez.
Antes de que se activara el LHC, muchos investigadores habrían dicho que la próxima gran teoría es una conocida como supersimetría, que agrega parejas gemelas similares pero mucho más masivas a todas las partículas conocidas. Uno o más de estos socios pesados podrían haber sido un candidato perfecto para las partículas que forman la materia oscura. Y, la supersimetría comienza a controlar la gravedad, explicando por qué es mucho más débil que las otras tres fuerzas fundamentales. Antes del descubrimiento de Higgs, algunos científicos esperaban que el bosón terminara siendo ligeramente diferente de lo que predijo el Modelo Estándar, insinuando una nueva física.
Pero cuando apareció el Higgs, fue increíblemente normal, exactamente en el rango de masa donde el Modelo Estándar dijo que estaría. Si bien este es un gran logro para el Modelo Estándar, ha dejado a los físicos sin buenas pistas para continuar. Algunos han comenzado a hablar sobre las décadas perdidas persiguiendo teorías que sonaban bien en el papel pero que no parecen corresponder a observaciones reales. Muchos esperan que las próximas ejecuciones de toma de datos del LHC ayuden a aclarar parte de este desastre.
El LHC cerró en diciembre de 2018 para pasar por dos años de actualizaciones y reparaciones. Cuando vuelva a estar en línea, podrá aplastar átomos junto con un ligero aumento de energía, pero al doble del número de colisiones por segundo. Lo que encontrará entonces es una incógnita. Ya se habla de un acelerador de partículas aún más potente para reemplazarlo, situado en la misma área pero cuatro veces el tamaño del LHC. El enorme reemplazo podría tomar 20 años y $ 27 mil millones para construir.
