L¡¯LHC s¡¯endinsa en l¡¯univers desconegut
L'accelerador de part¨ªcules m¨¦s gran del m¨®n torna a funcionar al doble de pot¨¨ncia per creuar una nova frontera de la f¨ªsica
Fa uns dies, prop de Cessy (Fran?a), una dona passejava amb el gos sense saber qu¨¨ passava sota els seus peus. Era un entorn id¨ªl¡¤lic. Camps verds amb neu a les obagues, granges de vaques i els Alps retallats a l'horitz¨®. Mentrestant, a 100 metres sota terra, centenars d'operaris, enginyers i f¨ªsics feien els ¨²ltims ajustos per posar en marxa la m¨¤quina m¨¦s gran del m¨®n, capa? de reproduir el que va passar a l'univers poc despr¨¦s del Big Bang.
El Gran Col¡¤lisionador d'Hadrons, o LHC, a la frontera entre Fran?a i Su?ssa, tornar¨¤ a funcionar a finals de mes, probablement el 23 de mar?. Els f¨ªsics anomenen a aquestes posades en marxa runs ('curses' en angl¨¨s). En la primera ja es va assolir tot un r¨¨cord mundial amb el descobriment del bos¨® de Higgs. El que ofereix aquesta segona, que durar¨¤ fins al 2018, no ho sap ning¨². Despr¨¦s de dos anys de reparaci¨® i condicionament l'accelerador funcionar¨¤ al doble de pot¨¨ncia i superar¨¤ una frontera de la f¨ªsica que s'ha traspassat mai abans. A l'altre costat hi pot haver part¨ªcules desconegudes el descobriment de les quals convertiria el c¨¨lebre bos¨® en un trofeu d'infantesa atrotinat.
Una fila de 47 ampolles buides de xampany, whisky i vodka recorden la festa del descobriment del bos¨®
Reyes Alemany ¨¦s pilot de l'LHC. Aquesta f¨ªsica de part¨ªcules espanyola treballa al centre de control de l'accelerador, a la part francesa del laboratori europeu de f¨ªsica de part¨ªcules CERN. ?s una gran sala di¨¤fana dividida de quatre illes d'ordinadors i monitors que supervisen els quatre grans acceleradors de la instal¡¤laci¨®. Des d'aqu¨ª es controla quan i quants protons arriben a l'anell de 27 quil¨°metres de el LHC i quan els dos feixos oposats comen?aran a xocar i produir noves part¨ªcules. A l'illa de control de l'LHC, sota les pantalles, una fila de 47 ampolles buides de xampany, whisky i vodka recorden la festa del descobriment del bos¨®.
En 20 minuts, el CERN accelera protons fins a acostar-se a la velocitat de la llum. Si els astronautes poguessin fer el mateix podrien con¨¨ixer altres planetes habitables i possiblement viatjarien en el temps. Quan xoquen, els protons es desintegren i deixen al descobert quarks, leptons i la resta de part¨ªcules elementals. El bos¨® de Higgs era l'¨²ltima que faltava per descriure tota la mat¨¨ria. Dit aix¨ª sembla un descobriment descomunal, per¨° aquesta mat¨¨ria, la que compon cada ¨¤tom de l'univers conegut, ja sigui a la Terra o a l'estrella m¨¦s llunyana, nom¨¦s representa el 5% del cosmos. El 95% restant es compon de mat¨¨ria fosca i energia fosca, els dos grans misteris de l'univers.
L'LHC t¨¦ tres grans reptes en aquesta segona cursa. Un ¨¦s descobrir la supersimetria, que seria com ¡°entrar en una nova dimensi¨®¡±, com diu Mar¨ªa Chamizo, f¨ªsica del CMS, un dels dos grans experiments de l'LHC. Un ascensor pressuritzat ¡ªdespr¨¦s de passar per la cabina de reconeixement de retina¡ª condueix a la instal¡¤laci¨®. A 100 metres sota terra, dins la seva caverna, el CMS ¨¦s com un tambor de rentadora de cinc pisos d'altura i 14.000 tones. En el seu centre xoquen els protons i els sensors capten les noves part¨ªcules.
La supersimetria, o SUSY, significa que cada part¨ªcula elemental coneguda t¨¦ una germana supersim¨¨trica desconeguda. A cada Higgs li correspondria un higgs¨ª, a cada neutr¨ª un neutral¨ª, etc. La interacci¨® entre aquestes germanes podria ser la responsable de fen¨°mens que s'observen a l'univers i per als quals no hi ha explicaci¨®. Per exemple, entre totes aquestes part¨ªcules supersim¨¨triques hi hauria les que componen la mat¨¨ria fosca, el segon gran objectiu de l'LHC. Aquesta cara oculta de la mat¨¨ria forma el 25% de l'univers. Mai s'ha observat, per¨° els astr¨°noms i cosm¨°legs creuen que aquesta subst¨¤ncia nodreix les gal¨¤xies i els c¨²muls de gal¨¤xies.
La possibilitat de trobar ara aquestes noves part¨ªcules no ¨¦s ¡°terriblement convincent¡±, opina Frederic Teubert, f¨ªsic de l'experiment LHCb, per¨° aix¨° no vol dir res. ¡°L'avantatge que tenim els f¨ªsics experimentals ¨¦s que tant se val el que creguis probable o raonable, res no substitueix l'evid¨¨ncia experimental i, per aix¨°, estic impacient per descobrir qu¨¨ ens ofereix la naturalesa a aquestes energies que s¨®n terra incognita¡±, reconeix. Les primeres col¡¤lisions de protons s'esperen el 18 de maig i tamb¨¦, possiblement, la f¨ªsica desconeguda.
El tercer repte de l'LHC ¨¦s m¨¦s assequible: mesurar de manera detallada el bos¨® de Higgs. En aquests dos anys la m¨¤quina ha estudiat ¡°uns 1.000 bosons¡±, pocs per con¨¨ixer-lo a fons, explica Chamizo. En aquesta segona ronda es planeja obtenir almenys el doble de dades que en l'anterior. ¡°Aquesta vegada el Higgs ja no ser¨¤ l'estrella, per¨° encara ens queda molt per mesurar, entre altres coses l'amplada exacta que t¨¦¡±, explica Jos¨¦ Enrique Garc¨ªa, f¨ªsic de l'altre gran experiment de l'LHC, l'ATLAS.
El? CERN rep atacs inform¨¤tics "tots els dies", diu un dels responsables
El cementiri de protons
Un cop de calor rep el visitant al Centre de C¨¤lcul del CERN, situat a la part su?ssa. Desenes de milers d'ordinadors s'agrupen en columnes i passadissos. El brunzit que emeten obliga a cridar. ¡°No hi ha res semblant a cap altra part del m¨®n¡±, explica Maite Barroso, una de les responsables del centre. La capacitat de computaci¨® s'ha duplicat per afrontar aquesta nova ronda. En total hi ha 11.000 servidors i l'equivalent a 100.000 ordinadors personals funcionant sense parar.
A la novel¡¤la supervendes de Dan Brown ?ngels i dimonis, una secta aconsegueix entrar al CERN per intentar destruir el Vatic¨¤ amb antimat¨¨ria. Al m¨®n real, el bot¨ª ¨¦s aqu¨ª. ¡°Rebem atacs inform¨¤tics tots els dies, no tan sols per la capacitat de computaci¨®, sin¨® tamb¨¦ per la visibilitat que donaria poder segrestar els servidors del CERN¡±, confessa l'enginyera de telecomunicacions. Ara com ara, diu, ning¨² ho ha aconseguit. ¡°A tot estirar, entren per un forat del Linux, i poden afectar 20 m¨¤quines per¨° de seguida es detecta i s'a?lla el problema¡±, detalla.
La primera vegada que es va posar en marxa l'LHC, el 2008, i hi va haver un accident i l'enorme energia generada va fondre part dels imants superconductors. Tot i que moltes de les persones que treballen aquests dies en la posada a punt de la m¨¤quina recorden l'incident amb preocupaci¨®, Jos¨¦ Miguel Jim¨¦nez, cap de tecnologia del CERN, es mostra conven?ut que tot sortir¨¤ b¨¦. La seva tasca actual consisteix a dissenyar els nous cables superconductors i els imants que permetran duplicar el nombre de col¡¤lisions l'any 2019. ¡°L'LHC ¨¦s una m¨¤quina que permet fer molts descobriments, per¨° gaireb¨¦ ¨¦s el passat¡±, reconeix Jim¨¦nez. ¡°Mentrestant, aqu¨ª ja preparem el futur¡±, afegeix.
Moltes preguntes per respondre
El descobriment del bos¨® de Higgs ha confirmat l'exist¨¨ncia d'un nou camp de forces, de naturalesa diferent dels quatre que ja coneix¨ªem (electromagn¨¨tic, fort o nuclear, feble i gravitatori). El camp de Higgs impregna tot l'espai-temps, frena el moviment de les part¨ªcules que interactuen amb ell i d'aquesta manera genera la seva massa. Les vibracions d'aquest camp s¨®n els bosons de Higgs.
El Higgs pot aportar respostes a diversos dels enigmes m¨¦s candents de la f¨ªsica. Els constituents elementals de la mat¨¨ria estan replicats tres vegades, i aquestes r¨¨pliques nom¨¦s es diferencien entre si per la seva massa, ¨¦s a dir, per la interacci¨® que tenen amb el camp de Higgs. Encara que ignorem les raons d'aquesta repetici¨®, creiem que est¨¤ relacionada amb l'abs¨¨ncia sorprenent d'antimat¨¨ria a l'univers observable. Un altre misteri per resoldre ¨¦s la naturalesa de la ¡°mat¨¨ria fosca¡±, de la qual tenim moltes evid¨¨ncies astrof¨ªsiques. La mat¨¨ria coneguda nom¨¦s representa el 5% de la massa de l'univers, mentre que un 21% sembla correspondre a una subst¨¤ncia diferent que no emet llum (la resta ¨¦s ¡°energia fosca¡±, molt m¨¦s misteriosa i desconeguda). Si l'energia disponible ¨¦s suficient, l'LHC podria produir mat¨¨ria fosca i permetre'ns estudiar les propietats que t¨¦. Com que t¨¦ massa, ¨¦s possible que aquesta subst¨¤ncia desconeguda interaccioni amb el camp de Higgs, que actuaria com un portal cap al ¡°m¨®n fosc¡±.
L'exist¨¨ncia mateixa del Higgs planteja noves preguntes. ?s ¨²nic o hem descobert el primer membre d'un tipus diferent de part¨ªcules? Molts models introdueixen camps addicionals. Per exemple, les teories supersim¨¨triques prediuen que les part¨ªcules elementals conegudes (el Higgs incl¨°s) tenen parelles amb diferent esp¨ªn. L'LHC pot confirmar o refutar la seva exist¨¨ncia. Una altra possibilitat ¨¦s que el bos¨® de Higgs estigui compost per constituents que encara no s'han descobert; un nivell de subestructura addicional que donaria lloc a noves formes de mat¨¨ria.
L'LHC comen?a una recerca emocionant d'energies no explorades mai abans. Travessarem les fronteres actuals del coneixement, a la recerca de respostes a problemes encara no resolts. ?s probable que trobem fen¨°mens inesperats, la naturalesa dels quals ni tan sols sospitem.
Antonio Pich catedr¨¤tic de F¨ªsica Te¨°rica de l'IFIC i coordinador del Centre Nacional de F¨ªsica de Part¨ªcules, Astropart¨ªcules i Nuclear (CPAN)
Tu suscripci¨®n se est¨¢ usando en otro dispositivo
?Quieres a?adir otro usuario a tu suscripci¨®n?
Si contin¨²as leyendo en este dispositivo, no se podr¨¢ leer en el otro.
FlechaTu suscripci¨®n se est¨¢ usando en otro dispositivo y solo puedes acceder a EL PA?S desde un dispositivo a la vez.
Si quieres compartir tu cuenta, cambia tu suscripci¨®n a la modalidad Premium, as¨ª podr¨¢s a?adir otro usuario. Cada uno acceder¨¢ con su propia cuenta de email, lo que os permitir¨¢ personalizar vuestra experiencia en EL PA?S.
En el caso de no saber qui¨¦n est¨¢ usando tu cuenta, te recomendamos cambiar tu contrase?a aqu¨ª.
Si decides continuar compartiendo tu cuenta, este mensaje se mostrar¨¢ en tu dispositivo y en el de la otra persona que est¨¢ usando tu cuenta de forma indefinida, afectando a tu experiencia de lectura. Puedes consultar aqu¨ª los t¨¦rminos y condiciones de la suscripci¨®n digital.
Sobre la firma
