El Gran Colisionador de Hadrones está a punto de alcanzar niveles de energía sin precedentes
Recrear los primeros microsegundos tras el Big Bang: el mayor y más potente colisionador de partículas del mundo busca responder a grandes preguntas que persisten sobre el funcionamiento de la naturaleza y de la vida.
El detector ALICE (A Large Ion Collider Experiment). Crédito: CHRISTIAN BEUTLER/KEYSTONE/PICTURE ALLIANCE | Deutsche Welle
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del Centro Europeo de Física de Partículas (CERN) de Ginebra (Suiza) producirá a partir de mañana (05.07.2022) colisiones de protones a una energía jamás alcanzada, lo que le permitirá recrear con mayor facilidad las condiciones que había en los primeros microsegundos después del Big Bang.
El objetivo será responder a grandes interrogantes que persisten sobre el funcionamiento de la naturaleza y de la vida, y ver lo que ninguna tecnología ha permitido hasta ahora: el inicio del universo.
Colisionador de partículas funcionará con una energía récord
El mayor y más potente colisionador de partículas del mundo volvió a ponerse en marcha en abril, tras una pausa de tres años en la que se realizaron mejoras para preparar su tercer funcionamiento. A partir del martes funcionará las 24 horas del día durante casi cuatro años con una energía récord de 13,6 billones de electronvoltios, según anunció la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) en una rueda de prensa la semana pasada.
Enviará dos haces de protones –partículas del núcleo de un átomo– en direcciones opuestas a casi la velocidad de la luz alrededor de un anillo de 27 kilómetros (17 millas) enterrado a 100 metros bajo la frontera franco-suiza.
Materia oscura, energía oscura y otros misterios
Las colisiones resultantes serán registradas y analizadas por miles de científicos en el marco de una serie de experimentos, como ATLAS, CMS, ALICE y LHCb, que utilizarán esta potencia mejorada para investigar la materia oscura, la energía oscura y otros misterios fundamentales.
“Nuestro objetivo es realizar 1.600 millones de colisiones protón-protón por segundo” para los experimentos ATLAS y CMS, dijo el jefe de aceleradores y tecnología del CERN, Mike Lamont.
En esta ocasión, los haces de protones se reducirán a menos de 10 micras –un cabello humano tiene un grosor de unas 70 micras– para aumentar la tasa de colisiones, añadió.
La nueva tasa de energía les permitirá seguir investigando el bosón de Higgs, que el Gran Colisionador de Hadrones observó por primera vez el 4 de julio de 2012.
El descubrimiento revolucionó la física en parte porque el bosón encajaba en el Modelo Estándar, la teoría dominante de todas las partículas fundamentales que componen la materia y las fuerzas que las gobiernan.
[Press Update] LHC Run 3: physics at record energy starts tomorrow #LHCRun3
— CERNpress (@CERNpress) July 4, 2022
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Modelo Estándar, en tela de juicio
Sin embargo, varios descubrimientos recientes han puesto en tela de juicio el Modelo Estándar, y el nuevo colisionador actualizado examinará el bosón de Higgs con mayor profundidad.
“El bosón de Higgs está relacionado con algunas de las cuestiones abiertas más profundas de la física fundamental actual”, dijo la directora general del CERN, Fabiola Gianotti, que anunció por primera vez el descubrimiento del bosón hace una década.
En comparación con el primer colisionador que descubrió el bosón, esta vez habrá 20 veces más colisiones.
“Se trata de un aumento significativo, que allana el camino para nuevos descubrimientos”, dijo Lamont.
Joachim Mnich, jefe de investigación y computación del CERN, dijo que aún queda mucho por aprender sobre el bosón.
“¿Es el bosón de Higgs realmente una partícula fundamental o es un compuesto?”, preguntó. “¿Es la única partícula parecida al bosón de Higgs que existe, o hay otras?”, añadió.
No solo entender el cómo, sino el por qué
Experimentos anteriores han determinado la masa del bosón de Higgs, así como más de 60 partículas compuestas predichas por el Modelo Estándar, como el tetraquark.
Pero Gian Giudice, director del departamento de física teórica del CERN, dijo que observar las partículas es solo una parte del trabajo.
“La física de partículas no quiere simplemente entender el cómo; nuestro objetivo es entender el por qué”, dijo.
Happy #Higgs10 anniversary!#OnThisDay in 2012, the @ATLASexperiment and @CMSexperiment announced the discovery of the Higgs boson. Its existence confirms the existence of the “Higgs field”, which gives mass to elementary particles.
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Entre los nueve experimentos del Gran Colisionador de Hadrones se encuentra ALICE, que sondea la materia que existía en los primeros 10 microsegundos después del Big Bang, y LHCf, que utiliza las colisiones para simular los rayos cósmicos.
Después de esta carrera, el colisionador volverá en 2029 como LHC de alta luminosidad, aumentando el número de eventos detectables por un factor de 10.
Más allá, los científicos están planeando un Futuro Colisionador Circular, un anillo de 100 kilómetros que pretende alcanzar energías de la friolera de 100 billones de electronvoltios.
Pero, por ahora, los físicos esperan con impaciencia los resultados de la tercera prueba del Gran Colisionador de Hadrones.
“Comienza una nueva temporada de física”, dijo el CERN.
