Gran Colisionador de Hadrones: qué hemos descubierto con él

¿Qué tal va el Gran Colisionador de Hadrones?

Fue la noticia del año. Durante una década de esfuerzos denodados, la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) dedicó enormes recursos a construir el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Un megalómano proyecto donde colaboraron más de 12.000 científicos e ingenieros de todo el mundo para dar forma a un anillo con 27 kilómetros de circunferencia. Uno donde sucede la magia. 

No fue hasta marzo de 2010 cuando se pusieron en marcha los primeros experimentos. Y hubo que esperar a principios de 2015 para que el éxito de su rendimiento copara titulares. Desde entonces, con documentales como ‘Particle Fever’, todos hemos sabido de sus hazañas. Pero el superacelerador ya no cubre portadas en la prensa. Y no será por falta de avances sorpendentes logrados.

LA PARTÍCULA DE DIOS

El LHC ha sido creado con múltiples fines: entender el significado de la masa de las partículas y por qué poseen distintas masas. Conocer las particularidades de la materia oscura. Conocer la cantidad de partículas totales que posee un átomo. Hallar la existencia o no de partículas supersimétricas y analizar las características de la simetría en la antimateria. Replicar varios pequeños big bangs y descubrir, en caso de existir, nuevas dimensiones.

Pero algunos avances requieren de un golpe de efecto (y de fe), de cierto sensacionalismo autoconsciente. Mucho conocimos la gigantesca máquina de Ginebra a partir de cierta teoría sobre campos magnéticos y partículas elementales que interactúan entre ellas, adquiriendo masa.

Postulado desde la década de los 60, los experimentos ATLAS y un año de datos en el LHC llegaron a la misma conclusión. Ahí se encontraba lo que habían estado buscando durante demasiado tiempo. El detector Atlas encontró el bosón en el rango de 126 GeV (giga-electronvoltios), y, el CMS, en 125 GeV.

La partícula elemental bosón de Higgs fue presentada en sociedad durante el verano de 2012. Un año más tarde, el 8 de octubre de 2013, se concedería a Peter Higgs y François Englert el Nobel de Física. El primer gran tanto del CERN.

UNA CARRERA DE PROTONES Y UN PENTAQUARK

¿Un pentaqué? Durante el verano de 2015, el LHCb comenzó su periplo de descubrimientos presentando una nueva partícula en el árbol de materia. Esta partícula subatómica está compuesta por cinco partículas fundamentales, de ahí su nombre.

Buscando encontrar física más allá del llamado modelo estándar, persiguiendo partículas más exóticas que los mesones y bariones propuestos por Murray Gell-Mann, llegamos a este nuevo modelo de cinco quarks. ¿Y cómo dieron con ella? Observando colisiones entre bariones y las partículas resultantes, recabando datos y desvelando estados intermedios en la materia.

NUEVO CHOQUE DE GIGANTES

Pero aún no estaría todo dicho. En diciembre de 2015, una nueva señal de masa de partícula fue encontrada en torno a 750 giga-electronvoltios, es decir, seis veces más que el Higgs, una especie de bosón megapesado. Acababa de abrirse la puerta hacia nuevas investigaciones.

En apenas un año ya se habían realizado simulaciones sobre billones de colisiones, pero unas arrojaron un exceso de pares de fotones, con una masa combinada de 70 GeV.

Mientras el mundo especulaba con agujeros negros que se tragasen el planeta entero o apagones que afectaran a toda Europa central, a 100 metros bajo tierra, un puñado de expertos acumulaban terabytes de datos para entender el sentido de nuestra existencia. La realidad era mucho más prosaica. Lo único que detuvo los experimentos de protocolo fue una pobre comadreja que acabó calcinada.

UN ESTÁNDAR TAMBALEÁNDOSE

Siempre ha existido cierto celo en torno a encontrar lo buscado. Algunos de los progresos científicos más afortunados nacieron de tomar riesgos, de hallar allí donde nadie estaba mirando, casi por pura serendipia.

El nuevo horizonte ya no aspiraba a explorar la materia, sino la antimateria. Y, como vulgarmente se ejemplifica, encontrar antimateria es como palpar a ciegas sobre una habitación a oscuras. El modelo estándar dice que de la descomposición de mesones-B saldrán parejas de electrón-positrón y muón-antimuón. Es decir, materia y antimateria.

Pero hay algo que no encajaba con el modelo, algunos restos de esta desintegración no se correspondían con lo postulado. Otra hipótesis atendía ya no a una desviación estadística, sino a nuevas partículas. Y de aquella descomposición podrían o bien nacer partículas desconocidas o encontrarse con un leptoquark, una especie de bosón que compartiría propiedades con leptones y quarks.

¿CUÁNTO VIVEN LOS QUARKS?

Un nuevo reto estaba sobre la mesa. ¿Cuándo dejan de danzar los quarks dentro de los bariones? Esto es lo que trataron de explicar durante el verano de 2017 en el supercolisionador. Una investigación que aún está llevándose a cabo describe el comportamiento de los quarks pesados de un barión como planetas orbitando alrededor de una gran estrella.

Buscando entender esa llamada fuerza-nuclear-fuerte que mantiene cohesionado el centro de los átomos como un pegamento invisible, se toparon con una nueva partícula, apodada Xi-cc++.

Sobre la teoría. existen seis tipos de quarks: up, down, charm, strange, top y bottom. La combinaciones de estos daría pie a los rendimientos de la materia. Pero los bariones observados hasta la fecha no contenían más de tres quarks, girando en una especie de caos rítmico.

AGUJEROS NEGROS POR NECESIDAD

Y llegamos hasta noviembre de 2017. Tras las últimas sumas de datos, ya es hora de estudiar a fondo la gravedad. Y, de paso, la radiación de Hawking, esa teoría que explica que de un agujero negro no puede escapar ningún fotón, pero sí la radiación.

Las teorías actuales plantean que la gravedad varía su comportamiento según las diferentes longitudes de onda —según los distintos niveles de energía—. Esta teoría presenta las distintas dimensiones como distintas capas o estados.

El físico Mir Faizal, popular por su teoría comparando los ciclos mínimos de tiempo con los segmentos de un cristal, usaba el ejemplo de los folios bidimensionales que, agrupados, forman en paralelo una tercera dimensión. Esta teoría es conocida como arcoíris de gravedad, un fenómeno imperceptible en áreas de gravedad baja pero evidente en un área como las proximidades relativas de un agujero negro.

Y aquí entra, otra vez, el Gran Colisionador como detonador de la destrucción universal. Y la partícula de Dios, como también predecía Hawking, sería la semilla responsable de un colapso total. En el estudio es descrita como una mota de polvo que haría estallar una burbuja de vapor generada por agua hirviendo.

Según el equipo de investigadores Anders Andreassen, William Frost y Matthew D. Schwartz, existe una incertidumbre, una remota posibilidad de que generar un microagujero negro colapse sobre sí mismo produciendo una especie de burbuja de energía. Dicha pompa se expandiría sin parar hasta devorar la absoluta totalidad de universo. Pero sigue habiendo un 95% de posibilidades de que nuestro universo se mantenga intacto. Durante un tiempo.

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