El universo m¨¢s peque?o

En los aviones que se aproximan a Ginebra seguramente hay pasajeros que no saben que bajo los campos parcelados en distintos tonos de verde y algunos pueblos, en un t¨²nel circular de 27 kil¨®metros excavado a 100 metros bajo tierra, hay 100.000 toneladas de instrumentos de alta tecnolog¨ªa, equipos ¨²nicos en el mundo para hacer experimentos cient¨ªficos. Con ellos, miles de f¨ªsicos e ingenieros intentar¨¢n, dentro de poco, reproducir las condiciones an¨¢logas a las del universo tal y como debi¨® de ser un instante despu¨¦s del Big Bang, y producir¨¢n constituyentes fundamentales de la materia desconocidos hasta ahora. Los cient¨ªficos se preparan para dar un paso m¨¢s all¨¢ en el conocimiento profundo de la naturaleza.

"La ingenier¨ªa debe ser gigantesca para que funcione lo infinitamente peque?o", dice un experto

El truco es relativamente simple: la archifamosa f¨®rmula de Albert Eisntein, E=mc2

La www naci¨® en el CERN hace 20 a?os como sistema de intercambio de informaci¨®n

"Aqu¨ª se har¨¢ algo importante para la humanidad", dice una inform¨¢tica del CERN

El Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN), a caballo y por debajo de la frontera franco-suiza, lleva una d¨¦cada volcado en la preparaci¨®n de esos pr¨®ximos experimentos, y por fin se vislumbra el momento de la verdad: los primeros resultados del esfuerzo deben empezar a brotar dentro de un a?o, cuando est¨¦n a punto las gigantescas instalaciones del nuevo acelerador de part¨ªculas LHC (siglas en ingl¨¦s de Large Hadron Collider), el m¨¢s potente jam¨¢s construido.

En la cafeter¨ªa del CERN, bulliciosa en la hora punta del mediod¨ªa, Lyn Evans, director del LHC, hace un hueco en su intensa jornada y comenta con una sonrisa que el encendido del nuevo acelerador no ser¨¢, desde luego, tan simple como apretar un bot¨®n y que todo se ponga a funcionar. "Es un proceso complicado que lleva muchos meses de pruebas, sector por sector", dice. "De hecho, ya hoy estamos trabajando en la puesta en servicio del acelerador, aunque los primeros datos cient¨ªficos no se producir¨¢n hasta julio de 2008".

El LHC es un anillo de 27 kil¨®metros de largo formado por m¨¢s de 8.000 imanes, de los cuales 1.632, los m¨¢s grandes, son piezas cil¨ªndricas de 15 metros de longitud y hasta 30 toneladas de peso. Por el centro del acelerador, guiados por el campo magn¨¦tico de los imanes, circular¨¢n en sentidos opuestos dos haces -de grosor inferior al de un cabello humano- con trillones de part¨ªculas de materia, y se har¨¢n chocar de frente. Esas part¨ªculas ser¨¢n n¨²cleos de ¨¢tomos de hidr¨®geno (si un ¨¢tomo de hidr¨®geno fuera tan grande como un campo de f¨²tbol, el n¨²cleo ser¨ªa una pelota de golf en el centro) e ir¨¢n casi a la velocidad de la luz, tan r¨¢pido que cada segundo dar¨¢n 11.254 vueltas al anillo.

El truco, complicado de llevar a la pr¨¢ctica, es relativamente simple: la archifamosa f¨®rmula de Albert Einstein, E=mc2, que expresa, entre otras cosas, c¨®mo la masa se convierte en energ¨ªa, y viceversa. En el LHC, como en anteriores y menos potentes aceleradores, la energ¨ªa de las colisiones de part¨ªculas se convertir¨¢ en la masa de nuevas part¨ªculas.

El ingeniero F¨¦lix Rodr¨ªguez Mateos lleva 18 a?os dedicado al LHC, desde la fase de dise?o. Ahora describe orgulloso sus maravillas tecnol¨®gicas. "Estamos conectando miles de elementos que pesan cada uno varias toneladas con una precisi¨®n de cent¨¦simas de mil¨ªmetro", dice. "La ingenier¨ªa tiene que ser gigantesca para conseguir que funcione lo infinitamente peque?o: el haz de part¨ªculas".

Lo que diferencia al LHC de los anteriores aceleradores del CERN (que ha cumplido ya 50 a?os) o de cualquier otro laboratorio es que los imanes en este caso son superconductores. Esto significa que los materiales con los que est¨¢n hechos permiten el paso de la corriente el¨¦ctrica sin presentar resistencia. La pega es que los imanes superconductores funcionan a 271 grados bajo cero y hay que enfriarlos con helio l¨ªquido, lo que complica mucho la ingenier¨ªa. El coste del LHC es de 2.000 millones de euros, m¨¢s la financiaci¨®n para los detectores de las instituciones cient¨ªficas que los hacen, incluidas varias espa?olas.

En cuatro puntos del acelerador, los dos haces de part¨ªculas chocar¨¢n con una enorme energ¨ªa concentrada en un punto ¨ªnfimo. Para registrar los efectos se han dise?ado unos detectores especiales m¨¢s pesados que la parisiense Torre Eiffel, y mucho m¨¢s precisos y veloces que cualquier sensor que uno pueda imaginar.

Trabajar en el CERN significa cruzar constantemente la frontera, y no s¨®lo la del conocimiento, sino la que hay entre Francia y Suiza. En el lado suizo, unos edificios industriales albergan grandes gr¨²as y soportes. En su interior, un par de pozos anchos y de 100 metros de profundidad se han abierto sobre el t¨²nel del LHC para bajar los componentes del detector Atlas. Tiene forma de barril de varias capas ce?idas alrededor del punto de colisi¨®n de los haces de part¨ªculas. El 95% de Atlas (46 metros de largo y 25 de alto) est¨¢ ya montado. Lo han hecho 2.000 f¨ªsicos e ingenieros de 200 instituciones de 34 pa¨ªses.

En el segmento opuesto del t¨²nel est¨¢ otro detector de tecnolog¨ªa diferente, pero con fines id¨¦nticos. Se llama CMS y tambi¨¦n est¨¢ casi acabado, aunque todav¨ªa hay que bajar a la caverna del t¨²nel cinco de los 11 grandes discos que lo integran. Cuando todo est¨¦ bajo tierra se reducir¨¢n los 20 metros de altura del edificio de superficie para cumplir con la palabra dada a los habitantes de la zona, descontentos con el efecto visual de ese hangar provisional. "CMS es como una c¨¢mara digital de 12.500 toneladas con 100 millones de pixeles que tomar¨¢ im¨¢genes tridimensionales de las colisiones de part¨ªculas del LHC 40 millones de veces por segundo", explican los f¨ªsicos del experimento.

El objetivo principal de estos detectores, el argumento que los f¨ªsicos pusieron sobre la mesa para convencer a los 20 pa¨ªses miembros del CERN (incluida Espa?a) de dar luz verde al LHC, es encontrar una part¨ªcula elemental llamada bos¨®n de Higgs. "Es la clave para explicar por qu¨¦ las part¨ªculas tienen masa", repiten desde hace a?os los cient¨ªficos.

El problema es que los f¨ªsicos han logrado describir con asombrosa exactitud las part¨ªculas elementales que forman ¨¢tomos y mol¨¦culas, seres vivos, planetas, estrellas y galaxias..., pero tienen lagunas importantes, algunas de las cuales quieren resolver con el nuevo acelerador. Y de paso, o sobre todo, quieren descubrir fen¨®menos de la naturaleza que a priori ni siquiera pueden imaginar.

"Las inc¨®gnitas m¨¢s importantes de la f¨ªsica fundamental en este momento, en mi opini¨®n, tienen que ver con el vac¨ªo", explica el f¨ªsico te¨®rico del CERN ?lvaro de R¨²jula. "La acci¨®n del vac¨ªo sobre el vac¨ªo podr¨ªa explicar la misteriosa aceleraci¨®n de la expansi¨®n del universo, el mayor misterio de la cosmolog¨ªa. En el extremo de lo infinitamente peque?o, el mayor misterio es el origen de las masas de las part¨ªculas. Hay una diferencia entre el vac¨ªo y la nada. El vac¨ªo no lo est¨¢ completamente, sino que, seg¨²n las teor¨ªas, tiene un campo, una entidad semimisteriosa que se llama campo de Higgs, con el cual las part¨ªculas elementales deben interaccionar y adquirir as¨ª las distintas masas que tienen", dice. "Las vibraciones de ese vac¨ªo corresponden a una part¨ªcula que se llama el bos¨®n de Higgs, que es lo que intentamos, en primer lugar, encontrar".

El Higgs parec¨ªa una pieza s¨®lo al alcance del LHC, pero la caza ha ganado emoci¨®n ahora, ya que un acelerador que hay en Chicago, m¨¢s antiguo y menos potente, podr¨ªa estar acerc¨¢ndose, aunque sea por los pelos. Si el LHC funciona correctamente el a?o que viene, el trofeo seguramente ser¨¢ suyo. Si se lo arrebatasen en el ¨²ltimo momento no ser¨ªa un desastre cient¨ªfico (?qu¨¦ m¨¢s da d¨®nde se haga un descubrimiento trascendental en esta ciencia tan internacional?), pero s¨ª un jarro de agua fr¨ªa para los Gobiernos europeos, que han apostado fuerte por un triunfo sonado en su laboratorio, as¨ª como para los socios del LHC, incluidos EE UU, China, Rusia, India y Jap¨®n, entre otros.

Lo que nadie cuestiona es que el superacelerador europeo no tiene parang¨®n en el mundo para explorar las propiedades del Higgs, si existe, y para acceder a nuevos secretos de la naturaleza, de la materia y la energ¨ªa.

"En realidad, el LHC es como un microscopio gigantesco", dice Luis Alvarez-Gaum¨¦, director del grupo de teor¨ªa del CERN. "S¨ª, el Higgs?, pero nos gustar¨ªa encontrar tambi¨¦n algo m¨¢s; por ejemplo, la firma de dimensiones extra, porque puede que vivamos en un universo no de las cuatro dimensiones conocidas, sino de cinco o seis, ocho, nueve...". Lo que est¨¢ claro es que los resultados del LHC marcar¨¢n el siguiente paso, otro acelerador mejor a¨²n para dentro de 10 o 15 a?os, cuyo dise?o ya empieza a tomar forma.

El CERN, donde trabajan m¨¢s de 6.000 personas, va a ser un hervidero el a?o que viene. Llegar¨¢ m¨¢s gente, los rumores sobre nuevos datos y posibles descubrimientos correr¨¢n casi tan r¨¢pido como las part¨ªculas por el acelerador, y la competencia entre los equipos cient¨ªficos se pondr¨¢ al rojo vivo para ser los primeros en ver el Higgs o cualquier otro hallazgo.

Yves Schutz trabaja en otro de los detectores del LHC, Alice. Al cruzar con ¨¦l las puertas de seguridad que dan acceso a las instalaciones se entra f¨ªsicamente en un recinto de montajes mec¨¢nicos y electr¨®nicos, pero tambi¨¦n en un mundo con aroma de ciencia-ficci¨®n. "Usaremos la energ¨ªa de las colisiones del LHC para calentar un poco de materia hasta la temperatura que ten¨ªa el universo justo despu¨¦s del Big Bang, un microsegundo despu¨¦s", explica. "Ser¨¢ unas 100.000 veces la temperatura del centro del Sol".

Alice ser¨¢ especialmente ¨²til unas cuantas semanas cada a?o, cuando se aceleren n¨²cleos de plomo en el LHC. La densidad de materia que se alcanzar¨¢ en el coraz¨®n del detector ser¨¢ tal que Schutz y sus colegas no descartan que se llegue a formar alg¨²n agujero negro min¨²sculo que dure un instante.

El cuarto detector, llamado LHCb, explorar¨¢ procesos que ayuden a explicar por qu¨¦ el universo est¨¢ hecho casi todo de materia cuando en el Big Bang inicial debi¨® formarse igual cantidad de materia y de antimateria, explica Hugo Ruiz, miembro del equipo.

El f¨ªsico te¨®rico John Ellis est¨¢ convencido del futuro brillante que el CERN tiene por delante: "?ste es el centro mundial de la f¨ªsica de part¨ªculas, y cada vez lo ser¨¢ m¨¢s". ?lvarez-Gaum¨¦ teme que, si no se hacen grandes descubrimientos en el LHC, la f¨ªsica de part¨ªculas pueda entrar en decadencia, o al menos que sea dif¨ªcil hacer nuevos aceleradores en el futuro.

Sin investigaci¨®n militar alguna, ni secretos, ni aplicaciones de utilidad inmediata entre sus objetivos esenciales (excepto para los muchos que consideran que el conocimiento y la curiosidad humana son util¨ªsimas y esenciales)... ?por qu¨¦ tanto esfuerzo y tanta expectaci¨®n en torno al CERN y al LHC?

Desde luego, la ciencia pura es la tarea prioritaria aqu¨ª. Pero los documentos del CERN rebosan de empresas que se afanan por ayudar a dise?ar y fabricar estos equipos gigantescos, con lo que supone de contratos provechosos y de acceso a la vanguardia tecnol¨®gica del proyecto. "La tecnolog¨ªa de superconductores, por ejemplo, tiene grandes aplicaciones en el campo energ¨¦tico y en el transporte", dice el ingeniero Rodr¨ªguez Mateos. "Y los avances del LHC ya son ¨²tiles en equipos m¨¦dicos de resonancia magn¨¦tica nuclear".

Pero no s¨®lo eso: en el CERN naci¨®, hace casi 20 a?os, un sistema de intercambio de informaci¨®n por Internet id¨®neo para los f¨ªsicos de part¨ªculas y que el resto del mundo encontr¨® practiqu¨ªsimo poco despu¨¦s: la www.

El pr¨®ximo gran paso de Internet tambi¨¦n est¨¢ ya listo en el laboratorio de Ginebra. Tan ingente ser¨¢ la cantidad de datos que producir¨¢ el LHC, tan r¨¢pido habr¨¢ que almacenarlos y tantos cient¨ªficos intervendr¨¢n en su an¨¢lisis, que cualquier sistema inform¨¢tico convencional habr¨ªa sido insuficiente. La soluci¨®n es el Grid, una estrategia de computaci¨®n repartida por 100.000 ordenadores en muchos pa¨ªses.

Lo esencial del GRID es el middleware, algo intermedio entre los tradicionales software y hardware, responsable de gestionar toda la informaci¨®n y de dirigir el tr¨¢fico de los procesos de c¨¢lculo, explica Mar¨ªa Alandes. Maite Barroso, de 29 a?os, inform¨¢tica, explica con entusiasmo qu¨¦ le atrae de todo esto: "Me parece que aqu¨ª se va a hacer algo importante para la humanidad".

Si no se produce ning¨²n problema imprevisto, como el reciente fallo garrafal cometido por el laboratorio estadounidense Fermilab, que ha suministrado al LHC ocho juegos de imanes mal hechos, el LHC empezar¨¢ a funcionar el pr¨®ximo marzo, asegura Robert Aymar, director general del CERN. "Afortunadamente, el error de Fermilab se puede arreglar, y r¨¢pidamente", dice Evans. "?Que si ha sido el mayor susto? No, tuvimos un grave problema con el sistema de enfriamiento del acelerador en 2004, y en 2001 se vio que se hab¨ªa infravalorado el coste del proyecto: ¨¦se fue el peor problema de todos porque no era t¨¦cnico, aquello era pol¨ªtica".

Las instalaciones subterr¨¢neas del LHC, ya completas, se empezar¨¢n a cerrar dentro de pocos meses. No suponen peligro alguno en la superficie, pero en el t¨²nel, con el acelerador en funcionamiento, el efecto sobre las personas ser¨ªa como una peligrosa sobredosis de radiograf¨ªas.

Los cient¨ªficos se asomar¨¢n pronto a una ventana hacia lo desconocido en forma de choques de part¨ªculas. "Para trabajar en el CERN no hace falta ser un Einstein ni un genio en potencia con capacidad para revolucionar el mundo cient¨ªfico", reflexiona Jes¨²s Puerta Pelayo, f¨ªsico de CMS. "Pero los que trabajamos aqu¨ª tenemos en com¨²n la ilusi¨®n por aportar nuestra peque?a contribuci¨®n al desarrollo del conocimiento. Estamos a punto de algo grande, y ¨¦se es el esp¨ªritu que se respira en el CERN".