En septiembre del 2008 los físicos estuvieron de fiesta, al punto de haber compuesto un rap, con baile y todo. El video muestra y describe el mayor experimento en la historia de la física, el LHC: Gran Colisionador de Hadrones.
Ver : http://www.youtube.com/watch?v=j50ZssEojtM
Desgraciadamente una fuga en las tuberías de helio líquido detuvieron los experimentos. Ahora, tras casi dos años de intensos y costosos trabajos de reparación, el LHC (Large Hadron Collider) está por entrar en funciones. Para refrescar la memoria sobre lo que es el experimento de física más grande y costoso de la historia, a continuación una breve descripción general de su funcionamiento.
HARDONES Y PROTONES
El término Hadrón viene del griego “denso”, y comprende a los protones y neutrones, partículas que están en el núcleo de los átomos. La función del colisionador es acelerar estas partículas, en este caso protones (núcleos de hidrógeno), hasta el 99.999999% de la velocidad de la luz y hacerlas chocar.
Para obtener protones se requiere primero quitarle el electrón al átomo de hidrógeno y dejar sólo el núcleo. Para acelerarlos, los protones se tienen que confinar en un haz. Para esto el LHC tiene varios anillos, con tubos rodeados de más de 1,600 potentísimos imanes superconductores que crean el campo magnético para contener y acelerar los protones. Para que los imanes sean superconductores hay que enfriarlos a 1.9º por encima del cero absoluto (- 271.1º), rodeándolos de 96 toneladas de helio líquido. Del primer anillo los protones pasan al siguiente (el sincrotrón) y luego al super-sincrotrón de 7 km. Tras 20 minutos de aceleración, el haz es inyectado al colisionador (HLC).
El HLC es un gran túnel circular, de 27 km y 3.8 m de diámetro, que corre bajo la frontera entre Francia y Suiza, en su parte más profunda a 175 m. bajo el suelo. Dentro del túnel corren dos tubos paralelos. En un tubo se inyecta el haz de protones en la dirección de las agujas del reloj y en el otro en sentido contrario; para entonces los protones están aceleradas a casi la velocidad de la luz, y dan 11,000 vueltas al circuito cada segundo.
A lo largo del túnel hay 4 estaciones donde los tubos se cruzan y son los sitios donde las partículas chocan. Los protones viajarán en 2,800 paquetes, separados en el tiempo por 25 millonésimas de segundo, lo que a la velocidad de la luz les da un espacio de 7.5 m. Por el momento están más espaciados (75 nanosegundos, 22.5 m), con lo cual hay 600 millones de colisiones por segundo en los cruces. En los cuatro cruces están las estaciones (ATLAS, CMS, ALICE y LHCb) que observan las colisiones.
ATLAS es un detector que registra todo lo que sucede durante la colisión. El CMS es un solenoide, que funciona también como un detector de carácter general. Ambos buscarán las claves de la “materia negra” del Universo y el llamado “Bosón de Higgs”*, partícula esencial para completar el Modelo Estándar de la física. Se cree que la colisión reproducirá las condiciones existentes inmediatamente después del Big Bang, (explosión que originó el Universo), que ALICE y LHCb tratarán de identificar. ALICE buscará el “plasma líquido”, forma de materia que se supone existió al originarse el Universo. Hoy sólo tenemos materia, pero en el Big Bang se crearon cantidades iguales de materia y antimateria** y el LHCb tratará de averiguar qué pasó con la antimateria.
ESFUERZO GLOBAL
La información obtenida en las colisiones de las 4 estaciones va a la central y también se transmite por banda ancha a diversos laboratorios en el mundo. Se espera obtener tal cantidad de información que será enviada de inmediato a físicos en diversos continentes para colaborar en su análisis. Así, además de los cientos de científicos que trabajan en el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) que opera el LHC, más de 1,000 científicos distribuidos en el mundo podrán estudiar los resultados del experimento.
¿PARA QUÉ?
El LHC está costando ya más de 6,000 millones de euros, siendo el experimento más costoso en la historia de la ciencia, lo que algunos han cuestionado. La respuesta de los científicos es sencilla: “…no sabemos lo que nos podrá mostrar la naturaleza…nos puede sorprender… La teoría cuántica maduró en los años 20 y para 1947 nacía el primer transistor, que no existiría sin ella”. Según Stephen Hawking, no encontrarán el bosón de Higgs, pero descubrirán cosas que nadie esperaba.
Sea como fuere, satisfacer su curiosidad es lo que ha llevado a la humanidad a donde está hoy. En cuanto a experimentos, el de Michelson Morley fue muy costoso en su época y comprobó la inexistencia del éter, creando la base para la teoría de la relatividad. Un argumento incontrovertible es que la humanidad obtiene mayor beneficio de la inversión en ciencia que en armas, que la supera en varios órdenes de magnitud.
DATO * :
Partícula predicha por el físico escocés Peter Higgs, cuya existencia explicaría el origen de la masa de las partículas. Esta partícula nunca ha sido detectada y sin ella el modelo estándar de las partículas subatómicas no está completo.
DATO ** :
La antimateria consta de las mismas partículas que la materia, sólo que su carga eléctrica es de signo contrario. La antimateria ya ha sido observada en otros experimentos y al chocar con la materia se anulan.
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