Buscando la primera luz

Buscando la primera luz

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El acelerador de partículas del CERN es la máquina más grande jamás
construida por el hombre. Acaba de encenderse de nuevo en búsqueda de
las partículas que dieron origen a toda la materia del universo.

Texto original del artículo para Revista Avianca, Septiembre 2015 (pgs 100-102). PDF original aquí.

A solo 10 minutos de partir desde Ginebra, Suiza, hacia Francia, al lado izquierdo puede ver un complejo de edificios grises, no muy altos y de arquitectura sobria, rodeados por campos de cultivo y algunas bodegas y fábricas locales. Nada indica que en estas edificaciones trabajan mas de 2500 personas, entre físicos, ingenieros y matemáticos. Es la Organización Europea para la Investigación Nuclear, CERN, un centro dedicado al estudio de las partículas de las que esta hecho el universo.

Pero lo más sorprendente de este complejo no esta a plena vista. Lo maravilloso esta bajo tierra. A una profundidad aproximada de 100 metros se encuentra la más grande máquina jamás creada por el hombre, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un círculo de 27 kilómetros que abarca terreno suizo y francés. Y en el se recrean las mismas condiciones, o al menos las más similares posibles, que ocurrieron en el momento justo después de la gran explosión que dio lugar a nuestro universo, el Big Bang.

Por ese túnel pasa un gran tubo que contiene los haces para enviar, en sentidos opuestos, paquetes de millones de protones a velocidades cercanas a la velocidad de la luz para que colisionen y así poder estudiar las partículas que los componen. Estos haces circulan al vacío y son controlados por imanes súper conductores que operan a temperaturas inferiores a -270 grados centígrados. Los protones son impulsados al igual que un tren de levitación, por campos electromagnéticos, y chocan en cada uno de los 4 detectores dispuestos a lo largo del anillo. Gracias a estos detectores, algunos tan grandes como la catedral de Notredame en Paris, se han podido descubrir las partículas más elementales de la que esta hecho todo el universo.

El tiempo lo es todo

Llevar a cabo experimentos como estos requiere la colaboración de miles de personas y un presupuesto aportado por decenas de naciones y una gran capacidad de pensar a largo plazo. Pero sobre todo se necesita tiempo. “Este tipo de proyectos son ambiciosos y necesitan mucha investigación y desarrollo. El LHC comenzó a pensarse hace 30 años” dice Rolf-Dieter Heuer, director general del CERN.

La historia del CERN comenzó en 1951 cuando 11 naciones firmaron un acuerdo para crear un centro de investigación en física atómica. Mas de 30 años después, y luego de un primer Premio Nobel por el descubrimiento de las partículas W y Z, se comenzó a planear el acelerador LHC. Primero se construyó el gran túnel en 1988 y, después de ser utilizado para muchos otros experimentos, desde el 2000 hasta el 2008 se construyó el LHC y sus detectores. En el 2012 los científicos anunciaron el descubrimiento del Bosón de Higgs, la manifestación mas sencilla del campo de Higgs que, según la teoría, es el mecanismo que otorga masa a todas las partículas elementales. Y por este descubrimiento, los científicos Francois Englert y Peter Higgs recibieron el Premio Nobel de Física solo 5 meses después.

Y la historia continua. Luego de este descubrimiento, el acelerador entro en un periodo de reposo para adecuarlo a la siguiente etapa, llamada “Run-2”, la cual acaba de comenzar el pasado 5 de Abril. “Ahora el acelerador está preparado para operar a 13 Tera electrón voltios (TeV), casi el doble de energía que antes (en el 2012 se aceleraron partículas hasta alcanzar una energía de 8 TeV)” dice German Carrillo Montoya, físico colombiano que trabaja en el ATLAS, uno de los colisionadores. “Nadie sabe que se podrá encontrar al colisionar partículas a esa energía, es un terreno completamente desconocido. En esto se basa la investigación fundamental, en explorar lo desconocido.”

En la actualidad son 21 los estados miembros del CERN y hasta 100 países , incluida Colombia, colaboran de alguna manera con la investigación que aquí se realiza. “Este laboratorio es un gran ejemplo del esfuerzo colaborativo entre científicos en el mundo” agrega Montoya, “no existe en el mundo una iniciativa igual donde una colaboración tan masiva de individuos y gobiernos produzca tanto conocimiento”.

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Beneficios colaterales

Más de 100.000 personas en todo el mundo colaboran con este centro de investigación básica y el conocimiento adquirido se ve reflejado en muchas otras áreas. Por ejemplo, la necesidad de comunicarse y compartir información entre los científicos hicieron posible la creación, en 1990, de la World Wide Web; el desarrollo de la computación Grid, que se basa en el uso de todos los recursos disponibles en una red de computadoras, fue creada y sigue desarrollándose gracias al CERN. En medicina, los descubrimientos del centro han llevado al desarrollo de métodos de diagnóstico e investigación como la Tomografía por emisión de Positrones (PET Scan), y la producción de isótopos para el uso en diagnóstico clínico. Y muchas mas aplicaciones de índole industrial.

Los científicos que descubrieron la base de todas estas aplicaciones jamás imaginaron para qué iban a servir. Solo el tiempo, y la colaboración y comunicación con muchos otros científicos, lo hizo posible. Los que apoyan la investigación básica, en cualquier rama del conocimiento, saben que el mejor camino hacia nuevos descubrimientos es investigar el porqué de las cosas, qué somos y cómo funcionamos. Es la “I” de “Investigación” en el muy utilizado acrónimo “I+D+i”, la que nos permitirá romper nuestros paradigmas y seguir aumentando nuestro conocimiento.

Datos del acelerador:

  • Circunferencia: 27Km
  • Profundidad: hasta desde 50m hasta 175mts
  • Velocidad alcanzada: 99,9999% de la velocidad de la luz
  • Temperatura máxima: 4 trillones grados Kelvin, unas 100,000 veces la temperatura del sol
  • Temperatura mínima: -271 grados centígrados (1,9 grados Kelvin).
  • # de colisiones: 1 billón/segundo
  • Total de datos recogidos: 30 PetaBytes/año = 1.2 millones de discos BluRay o 250 años de video en HD.
  • Costo en USD$: 7.000 millones
  • Tiempo de funcionamiento: hasta 2035.

Todas las fotos pertenecen al ©CERN, cualquier uso de estas debe mencionar a su autor.

Autores de las fotos:

  1. Dominguez, Daniel; Brice, Maximilien; CERN
  2. Maximilien Brice; Michael Hoch; Joseph Gobin; CERN

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