Carla Mar¨ªn, f¨ªsica: ¡°Intentamos reproducir las condiciones que hab¨ªa en el origen del universo¡±

En 2012, el Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN) anunci¨® el descubrimiento del bos¨®n de Higgs. Esta part¨ªcula, que explica por qu¨¦ la materia tiene masa, confirmaba predicciones hechas en 1964 y es una pieza fundamental del Modelo Est¨¢ndar, la teor¨ªa que explica el comportamiento de las part¨ªculas que componen el mundo. ...

En 2012, el Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN) anunci¨® el descubrimiento del bos¨®n de Higgs. Esta part¨ªcula, que explica por qu¨¦ la materia tiene masa, confirmaba predicciones hechas en 1964 y es una pieza fundamental del Modelo Est¨¢ndar, la teor¨ªa que explica el comportamiento de las part¨ªculas que componen el mundo. El descubrimiento fue posible gracias a una infraestructura descomunal, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un anillo de 27 kil¨®metros de di¨¢metro construido cerca de Ginebra (Suiza) que cost¨® m¨¢s de 7.000 millones de euros. En su interior, circulan protones dirigidos por grandes imanes y chocan entre s¨ª recreando situaciones que no existen en la naturaleza desde los primeros instantes tras el Big Bang.

Aquel hito atrajo un inter¨¦s extraordinario por la f¨ªsica fundamental que desde entonces se ha desvanecido, pero la m¨¢quina sigue funcionando en busca de informaci¨®n con la que comprender de qu¨¦ est¨¢ hecho el cosmos. Carla Mar¨ªn (Barcelona, 33 a?os) es una de las cient¨ªficas que sigue poniendo a prueba los l¨ªmites del Modelo Est¨¢ndar. Profesora en la Universidad de Barcelona, acaba de recibir el premio como investigadora joven en F¨ªsica Experimental que conceden la Real Sociedad Espa?ola de F¨ªsica y la Fundaci¨®n BBVA.

En Ginebra, Mar¨ªn colabora en el detector LHCb, uno de los cuatro grandes donde el LHC hace colisionar los protones para testar los l¨ªmites de la f¨ªsica entre las desintegraciones que quedan tras el impacto. ¡°Somos especialistas en estudiar los quarks de tipo b, los m¨¢s pesados que conocemos¡±, cuenta Mar¨ªn. ¡°Medimos con mucha precisi¨®n c¨®mo se crean, como se asocian con otros quarks o c¨®mo se desintegran, porque son part¨ªculas inestables, y comparamos ese comportamiento con lo que nos dice la teor¨ªa, para ver si en alg¨²n punto se rompe; buscamos nueva f¨ªsica de forma indirecta¡±, explica.

Pregunta. ?Nos puede recordar qu¨¦ est¨¢n haciendo en el LHC?

Respuesta. Aceleramos protones a mucha velocidad, d¨¢ndoles mucha energ¨ªa, y cuando ya tienen la energ¨ªa m¨¢s alta que les podemos dar, los hacemos colisionar. De ah¨ª, del hecho de tener tanta energ¨ªa, es de donde se producen estas part¨ªculas que tienen m¨¢s masa. No surgen de la nada, estamos transformando energ¨ªa en materia.

P. ?Estas part¨ªculas que aparecen tras esas colisiones han existido alguna vez en el universo?

R. Creemos que s¨ª, pero no lo sabemos. Se cree que al inicio del universo, cuando era muy energ¨¦tico, muy caliente y muy denso, estaba concentrado en un espacio muy peque?o. La teor¨ªa del Big Bang nos dice que, en ese momento, hab¨ªa un estado, una sopa de quarks, donde exist¨ªan todos estos quarks que conocemos, los seis quarks que nos predice el Modelo Est¨¢ndar, que circulaban libres, por la cantidad de energ¨ªa que hab¨ªa. Nosotros intentamos reproducir las condiciones que hab¨ªa en el origen del universo.

P. A usted le han dado una beca Starting Grant del Consejo Europeo de Investigaci¨®n para llevar a cabo el proyecto CLIMB. ?Qu¨¦ va a buscar?

R. Queremos estudiar las desintegraciones de un quark b, que es de los m¨¢s masivos, a un quark d, que es de los m¨¢s ligeros, y dos leptones. ?Por qu¨¦? Esto, en el Modelo Est¨¢ndar, es posible, pero pasa muy pocas veces. Del orden de una cada 100 millones de veces que un quark b se desintegra lo har¨¢ de esta manera. Si hay otra part¨ªcula, otra fuerza que no conocemos hasta ahora, que el modelo est¨¢ndar no predice, pero que existe en la naturaleza, puede afectar a este tipo de desintegraciones. Cuanto m¨¢s rara sea esa desintegraci¨®n en el Modelo Est¨¢ndar, m¨¢s sensible va a ser a cualquier efecto, por peque?o que sea, que se salga del modelo y que pueda indicar que hay una nueva part¨ªcula o una nueva fuerza interaccionando con los quarks b.

P. Einstein buscaba una teor¨ªa unificadora, que pudiese explicar todo el universo. ?Es razonable seguir buscando este tipo de teor¨ªa o la realidad funciona de otra manera?

R. No lo sabemos realmente. Hay teor¨ªas unificadas donde intentamos explicar las fuerzas que existen en la naturaleza a partir de un origen com¨²n, aunque no est¨¢n muy de moda ahora mismo. El problema es c¨®mo comprobar si lo que predicen pasa en la naturaleza o no. Necesitar¨ªamos mucha m¨¢s energ¨ªa de la que podemos crear ahora en los experimentos para ver sus efectos. Puede ser que haya un punto donde las fuerzas que nosotros estudiamos se comporten de una manera un poco diferente, pero por lo que sabemos ahora, esto seguramente pasar¨¢ a una energ¨ªa muy alta, a la que ahora mismo no tenemos acceso.

Se ha hablado a veces, en una idea un poco de ciencia ficci¨®n, de hacer un acelerador alrededor de la Tierra. Necesitar¨ªas algo a esta escala que, con la tecnolog¨ªa que tenemos, no es factible. Lo que estamos haciendo es buscar nuevas maneras de acelerar part¨ªculas, m¨¢s all¨¢ de las que utilizamos ahora con imanes superconductores. Se estudian plasmas y otras tecnolog¨ªas para alcanzar mayores aceleraciones en menos espacio, pero no sabemos cu¨¢nto tiempo puede tardarse en desarrollar esas nuevas tecnolog¨ªas.

P. Una de las part¨ªculas que se buscan, pero no se encuentran, es la que compondr¨ªa la materia oscura.

R. Tenemos evidencias bastante claras, sobre todo en la escala del universo, cuando observamos galaxias, que necesitamos una materia que no conocemos para explicar los efectos gravitatorios que vemos. Hemos buscado en muchos sitios y no hemos encontrado nada hasta ahora, as¨ª que a veces me pregunto si no estaremos buscando la materia oscura en los lugares incorrectos, si tenemos que darle la vuelta al problema. Se han propuesto, por ejemplo, variaciones en la teor¨ªa de la gravedad, pero no parecen muy prometedoras. Estamos mirando en todos los sitios posibles, en masas muy peque?as que interaccionan mucho o masas muy grandes que interaccionan muy poco, pero no hemos visto nada en ning¨²n sitio, as¨ª que me pregunto si no estamos aplicando mal los conocimientos que tenemos.

P. Da la sensaci¨®n de que a finales del siglo XIX y principios del XX hubo avances mucho m¨¢s espectaculares, con el modelo at¨®mico, la teor¨ªa cu¨¢ntica, la relatividad o el Big Bang. ?Ahora se avanza m¨¢s lento?

R. Creo que es cierto, ahora se avanza un poco m¨¢s lento, pero creo que la diferencia es que justamente en la ¨¦poca que comentas superamos la barrera t¨¦cnica para poder llegar a ver, por ejemplo, quarks. Se pudo llegar a ver ese nivel de cosas peque?as que est¨¢ relacionado con la energ¨ªa que necesitas poner en tu sistema. Despu¨¦s, hemos avanzado, pero lo hemos hecho de una forma muy lineal. Hemos llegado a poder crear y observar el bos¨®n de Higgs en nuestras colisiones, pero estamos hablando al final del mismo rango de energ¨ªas, no estamos hablando de ¨®rdenes de magnitud diferentes. Es posible que ya hayamos visto todo lo que se puede ver en este rango en el que estamos y necesitemos un salto, no simplemente un avance lineal en la tecnolog¨ªa para poder llegar al siguiente estado. Sin esta tecnolog¨ªa, sin poder dar este salto tecnol¨®gico para tener los nuevos aceleradores que comentaba antes, va a ser muy dif¨ªcil que podamos llegar al siguiente nivel.

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