Alemania planea un nuevo gran acelerador

Un t¨²nel recto de 33 kil¨®metros de longitud tendr¨¢n que perforar los alemanes cerca de Hamburgo para instalar un nuevo gran acelerador de part¨ªculas, el TESLA, si se aprueba el proyecto. Por el t¨²nel se acelerar¨ªan electrones y positrones en sentido opuesto para generar en los choques de alta energ¨ªa nuevas part¨ªculas elementales que den pistas a los f¨ªsicos sobre los secretos ¨ªntimos del cosmos. El TESLA ser¨ªa complementario del laboratorio europeo CERN.

Con la construcci¨®n del nuevo gran acelerador europeo LHC, en marcha en el CERN para ser estrenado en 2006, los f¨ªsicos ya piensan en las siguientes instalaciones que necesitar¨¢n para continuar explorando el universo de las part¨ªculas elementales. El laboratorio DESY, en Hamburgo (Alemania), propone hacer, en una colaboraci¨®n internacional, el TESLA, que podr¨ªa estar listo dentro de 10 a?os. Albrecht Wagner, director de DESY, ha presentado el proyecto en la Universidad Aut¨®noma de Madrid.

El TESLA, que incorporar¨ªa un l¨¢ser de rayos X avanzado -algo que no existe todav¨ªa en el mundo- con aplicaciones en f¨ªsica de estado s¨®lido, en qu¨ªmica y en biolog¨ªa, ser¨¢ propuesto oficialmente el mes pr¨®ximo. No existe ning¨²n acelerador lineal tan largo y potente como el TESLA.

El mayor acelerador del mundo hasta ahora ha sido el muy exitoso y reci¨¦n cerrado LEP del CERN (junto a Ginebra). En su mismo t¨²nel circular de 27 kil¨®metros estar¨¢ el LHC, de haces de protones y de antiprotones acelerados para que choquen en varios puntos, alrededor de los cuales estar¨¢n los detectores.

?Por qu¨¦ hacer una m¨¢quina lineal? 'Por un acelerador circular las part¨ªculas van como un coche con el freno de mano echado, por la radiaci¨®n sincrotr¨®n que las part¨ªculas emiten deceler¨¢ndose al hacerlo', explica Wagner. 'En uno lineal las part¨ªculas van sin freno de mano, pero el sistema es tecnol¨®gicamente mucho m¨¢s exigente en cuanto a precisi¨®n de los haces, porque los paquetes de part¨ªculas del haz, si no chocan en el detector, se pierden, mientras que en un colisionador circular, si no chocan en una vuelta, lo hacen en una de las siguientes'.

En cuanto a colisonar protones o electrones, los f¨ªsicos necesitan ambas opciones. La diferencia es c¨®mo hacer chocar dos autobuses, en cuyo impacto se genera mucha chatarra de todo tipo, o simples patinetes. Y esto se debe a que los protones son part¨ªculas compuestas -de quarks-, mientras que los electrones son elementales. Los colisionadores de protones alcanzan energ¨ªas muy altas, pero proporcionan datos sucios y dif¨ªciles de analizar, mientras que los de electrones (y positrones) son dificiles de construir, pero generan datos muy limpios en los detectores y permiten hacer medidas de alta precisi¨®n, como el LEP. 'TESLA tendr¨¢ una energ¨ªa de 500 gigaelectronvoltios, ampliables a 800. Es decir, alcanzar¨ªamos entre dos veces y media y casi cinco la energ¨ªa m¨¢xima de LEP', explica Wagner. 'Adem¨¢s, obtendr¨ªamos much¨ªsimos m¨¢s datos por a?o'.

Los f¨ªsicos afirman que han logrado desarrollar una teor¨ªa del microcosmos bella y simple, que explica con asombrosa precisi¨®n las part¨ªculas elementales de la naturaleza y las fuerzas de interacci¨®n entre ellas. Es el modelo est¨¢ndar, y no est¨¢ exento de problemas y de deficiencias. Tal vez la m¨¢s escandalosa es la del origen de la masa, algo que se aclarar¨ªa si se confirmase la existencia del te¨®ricamente predicho campo de Higgs y sus part¨ªculas asociadas.

El TESLA y el LHC, as¨ª como el Tevatron de EE UU, persiguen ese trofeo que tal vez haya asomado en el LEP hace pocos meses, justo antes de que el directorado del CERN tomara la controvertida decisi¨®n de terminar all¨ª los experimentos. Los objetivos cient¨ªficos del proyecto alem¨¢n son pr¨¢cticamente los mismos que los del LHC, pero las estrategias para alcanzarlos son diferentes y complementarias.

Wagner explica que el haz de part¨ªculas de TESLA, de muy alta calidad, permite crear a la vez un l¨¢ser de rayos X: 'En comparaci¨®n con las mejores instalaciones de radiaci¨®n sincrotr¨®n que est¨¢n en operaci¨®n, como la europea de Grenoble (Francia), el l¨¢ser del TESLA tendr¨ªa diez mil millones de veces m¨¢s part¨ªculas de luz (fotones)'. La excelente resoluci¨®n espacial, 0,1 nanometros, y temporal, 100 femtosegundos, del l¨¢ser de electrones libres de TESLA abrir¨¢ nuevos campos de investigaci¨®n en varias ¨¢reas cient¨ªficas.

En DESY funcionan ya instalaciones de ensayos tecnol¨®gicos para TESLA, mientras se concreta la participaci¨®n internacional, y Wagner se ha entrevistado en Madrid con las autoridades espa?olas al respecto. M¨¢s de 40 institutos de 10 pa¨ªses est¨¢n implicados en el proyecto. Alemania es el pa¨ªs que m¨¢s contribuye al CERN. ?Comprometer¨ªa el TESLA la participaci¨®n de ese pa¨ªs en el laboratorio Europeo? Wagner afirma que 'en absoluto', y destaca el car¨¢cter complementario del colisionador lineal alem¨¢n con el LHC. Es m¨¢s, el CERN estudia la posibilidad de hacer un acelerador lineal despu¨¦s de LHC, el CLIC, y el director de DESY se?ala que la experiencia de TESLA ser¨ªa excelente de cara a esa posible futura instalaci¨®n del laboratorio europeo.

La carrera cient¨ªfica hacia las m¨¢s altas energ¨ªas contin¨²a, y en Jap¨®n y EE UU tambi¨¦n se trabaja intensamente en proyectos de nuevos aceleradores.