¿Por qué es tan largo el LHC?

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el colisionador de partículas más grande del mundo y ha permitido a los investigadores sondear las profundidades de la realidad.

 

En 2012, el enorme colisionador de átomos, un anillo subterráneo de 27 kilómetros de largo en la frontera de Francia y Suiza, permitió a los investigadores encontrar evidencia del famoso bosón de Higgs y desde entonces ha llevado a muchos otros descubrimientos.

Los orígenes del LHC se remontan a 1977, cuando Sir John Adams, 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 artículo de historia de 2015 del físico Thomas Schörner-Sadenius.

El proyecto fue aprobado oficialmente 20 años después, en 1997, y comenzó la construcción del anillo que pasaba por debajo de la frontera franco-suiza capaz de acelerar partículas hasta el 99,99% de la velocidad de la luz y aplastarlas.

Dentro del anillo, 9.300 imanes guían 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, según el CERN.

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 opera a energías 6,5 veces más altas que el acelerador de partículas récord anterior, el Tevatron fuera de servicio de Fermilab en los EE. UU.

El acelerador encendió por primera vez sus rayos el 10 de septiembre de 2008, chocando partículas a solo una diezmillonésima parte de su intensidad de diseño original. Se apagó en 2018 para realizar actualizaciones y se volvió a encender el 22 de abril de 2022, con mayor potencia y el doble de índice de colisión. El objetivo es aumentar la energía de las colisiones a un récord de 13,6 TeV.

Antes de que comenzara a operar, existía el temor de que el nuevo destructor de átomos destruyera la Tierra, tal vez creando un agujero negro que lo consumiera todo. Pero cualquier físico de renombre diría que tales preocupaciones son infundadas.

"El LHC es seguro, y cualquier sugerencia de que pueda presentar un riesgo es pura ficción", dijo anteriormente el director general del CERN, Robert Aymar.

Durante los últimos 10 años, el LHC ha triturado átomos para sus dos experimentos principales, ATLAS y CMS, que operan y analizan sus datos por separado. Esto es para garantizar que ninguna colaboración influya en la otra y que cada una proporcione un control sobre su experimento hermano. Los instrumentos han generado más de 2000 artículos científicos en muchas áreas de la física de partículas fundamental.

El 4 de julio de 2012, el mundo científico observó con gran expectación cómo los investigadores del LHC anunciaron el descubrimiento del bosón de Higgs, la última pieza del rompecabezas en una teoría de cinco décadas de antigüedad llamada Modelo Estándar de la 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 avanzan más lentamente a través del campo, y esto corresponde a su mayor masa.

El Gran Colisionador de Hadrones
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC)

El bosón de Higgs es una manifestación de este campo, que los físicos habían estado persiguiendo durante medio siglo.

Antes de que se encendiera el LHC, muchos investigadores habrían dicho que la próxima gran teoría es la conocida como supersimetría, que añade parejas gemelas similares pero mucho más masivas a todas las partículas conocidas. Uno o más de estos compañeros pesados ​​podrían haber sido un candidato perfecto para las partículas que componen la materia oscura. Y la supersimetría comienza a controlar la gravedad, lo que explica por qué es mucho más débil que las otras tres fuerzas fundamentales. Antes del descubrimiento del Higgs, algunos científicos esperaban que el bosón terminara siendo ligeramente diferente de lo que predijo el Modelo Estándar, lo que sugiere 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.

Los datos de ejecuciones anteriores del LHC se han utilizado para detectar neutrinos fantasmales dentro de la máquina por primera vez, misteriosas partículas primordiales 'X' del amanecer de los tiempos y un patrón extraño que no puede ser explicado por nuestra comprensión actual del universo.

En la nueva ejecución, llamada Run 3, estarán en línea dos nuevos experimentos: FASER y SND@LHC. Con estos experimentos dentro del LHC, los físicos buscarán física "más allá del Modelo Estándar".

Y por supuesto, ya se habla de un acelerador de partículas aún más potente para sustituirlo, situado en la misma zona pero cuatro veces más grande que el LHC. El enorme reemplazo podría tomar 20 años.

Referencia:

Live Science. 2022.  What is the Large Hadron Collider? (Press Release)

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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