Llega la hora de la gran colisi¨®n

Imag¨ªnese un experimento cient¨ªfico que lleva tal cantidad de cable (10 veces m¨¢s fino que un cabello humano) como para cubrir de sobra la distancia de la Tierra al Sol cinco veces; que uno de sus detectores es m¨¢s grande que la parisiense catedral de Notre Dame y que otro tiene un sistema de imanes con m¨¢s hierro (10.000 toneladas) que la Torre Eiffel. Todo ello est¨¢ montado en un t¨²nel circular de 27 kil¨®metros que las part¨ªculas elementales de los experimentos recorrer¨¢n m¨¢s de 11.000 veces por segundo. Cuando choquen entre s¨ª en cuatro puntos de colisi¨®n, las part¨ªculas se desintegrar¨¢n y crear¨¢n otras nuevas nunca producidas hasta ahora artificialmente, en condiciones controladas de laboratorio. Los f¨ªsicos que estudian los componentes fundamentales de la materia est¨¢n entusiasmados e impacientes por empezar a trabajar con este colosal experimento.

M¨¢s de 80 pa¨ªses participan en este proyecto de 6.000 millones de euros

La b¨²squeda del bos¨®n de Higgs es la bandera del experimento

Se llama Gran Colisionador de Hadrones (LHC, en sus siglas en ingl¨¦s) y se estrenar¨¢ dentro de una semana en el Laboratorio Europeo de F¨ªsica de Part¨ªculas (CERN), junto a Ginebra. All¨ª, a un centenar de metros de profundidad, en el t¨²nel del acelerador, f¨ªsicos e ingenieros de todo el mundo se afanan por acabar todo a tiempo para inyectar los primeros haces de part¨ªculas en el LHC el 10 de septiembre y comprobar -eso esperan- que todo funciona. Es un acelerador ¨²nico, que reposa en tecnolog¨ªas de vanguardia desarrolladas para su propia existencia, pero que repercutir¨¢n en otras aplicaciones. Su construcci¨®n se decidi¨® en 1994 y especialistas de m¨¢s de 80 pa¨ªses participan en el proyecto, cuyo coste ronda los 6.000 millones de euros.

El dise?o, construcci¨®n y montaje de esta m¨¢quina cient¨ªfica supone tantos retos que es dif¨ªcil elegir los m¨¢s llamativos. Un ejemplo: el LHC exige tal precisi¨®n en todos y cada uno de sus componentes que el efecto de marea de la luna sobre el terreno en la regi¨®n de Ginebra provoca una variaci¨®n de un mil¨ªmetro en la circunferencia de 27 kil¨®metros del acelerador generando variaciones en la energ¨ªa de los haces, as¨ª que los f¨ªsicos tendr¨¢n que tener en cuenta la influencia lunar en sus datos.

"Estamos culminando un marat¨®n con un sprint", dice Lyn Evans, director del LHC. "Ha sido un largo recorrido y ahora estamos todos deseando tener puesto en marcha el programa de investigaci¨®n del LHC". El encendido de una m¨¢quina as¨ª no se concreta en un momento apretando un bot¨®n, insiste Evans. Desde hace meses, se han ido completando y probando los ocho sectores que forman la circunferencia del acelerador integrada por m¨¢s de 1.500 grandes imanes superconductores, conectados en fila uno con otro, para acelerar y guiar los haces de las part¨ªculas que circular¨¢n dentro, por un tubo de alto vac¨ªo. Adem¨¢s, ha habido que enfriar todo a 271 grados bajo cero (temperatura requerida por los imanes superconductores).

Tambi¨¦n los cuatro grandes detectores de los choques de part¨ªculas (CMS, Atlas, LHCb y Alice), similares y complementarios, deben estar listos en una semana, y alguno tiene a¨²n una agenda de tareas bastante densa.

La mejora que supone el LHC respecto al acelerador m¨¢s potente actual, el Tevatron (Fermilab, Chicago), es espectacular: el europeo generar¨¢ colisiones de part¨ªculas de potencia siete veces superior a cualquier acelerador anterior, cuando alcance su m¨¢xima potencia prevista, hacia 2010, ser¨¢ 30 veces superior.

"En EE UU la f¨ªsica de part¨ªculas est¨¢ en fase de transici¨®n", dice Elisabeth Clemens en la revista especializada Symetry. "En un a?o o dos, el Tevatron, el acelerador de mayor energ¨ªa del mundo, se cerrar¨¢ y la frontera se desplazar¨¢ a Suiza, donde el LHC est¨¢ a punto de arrancar. M¨¢s de 1.200 cient¨ªficos estadounidenses colaboran en sus experimentos".

?Qu¨¦ quieren ver los f¨ªsicos con este gigantesco laboratorio? "Adolfo Su¨¢rez dec¨ªa aquello de 'puedo prometer y prometo'; los cient¨ªficos no podemos hablar as¨ª. Es la naturaleza quien decide, y si la investigamos ?es porque no sabemos las respuestas!", dice ?lvaro de R¨²jula, f¨ªsico te¨®rico del CERN. "Es m¨¢s, no descubrir nada de lo que sospechamos (en particular el bos¨®n de Higgs que, si existe, tiene que encontrarse en el LHC) ser¨ªa un descubrimiento fant¨¢stico, aunque pueda parecer raro que no descubrir sea un ¨¦xito".

La b¨²squeda de ese bos¨®n de Higgs se ha convertido en bandera del LHC. "Las part¨ªculas elementales conocidas son vibraciones en el vac¨ªo, la part¨ªcula de Higgs ser¨ªa una vibraci¨®n del vac¨ªo", explica De R¨²jula. "El vac¨ªo del universo, creemos, no es la nada, es una sustancia y puede vibrar, y la interacci¨®n del vac¨ªo -que no lo est¨¢- con el resto de las part¨ªculas (una especie de fricci¨®n) ser¨ªa lo que genera sus diferentes masas".

Adem¨¢s, los f¨ªsicos -varios miles de ellos participan directamente en el LHC- desean tambi¨¦n que surjan de esas colisiones de part¨ªculas cosas nuevas e inesperadas, tal vez la aut¨¦ntica sal de la ciencia.

Si todo va bien el d¨ªa 10, el LHC entrar¨¢ en una fase completamente nueva, pero esto no significa que los descubrimientos deban emerger de los detectores el d¨ªa 11. "Ahora, los detectores est¨¢n tomando datos sin que el acelerador funcione a¨²n: captamos rayos c¨®smicos y se?ales de ruido. Luego, a partir del d¨ªa 10, tomaremos datos de los protones (las part¨ªculas de los haces del acelerador) circulando por el LHC", explica el f¨ªsico espa?ol Guillermo G¨®mez Ceballos, que trabaja en CMS. "M¨¢s adelante, en noviembre, empezaremos a tomar datos de las colisiones de part¨ªculas, pero con una energ¨ªa m¨¢s baja de la prevista, y, finalmente, dentro de unos meses, tendremos la energ¨ªa nominal del LHC".

Est¨¢ previsto que el acelerador empiece a funcionar con una energ¨ªa de 0,9 teralectronvoltios (TeV) por haz. "La energ¨ªa ir¨¢ subiendo poco a poco hasta alcanzar los cinco TeV por haz; queremos que sea cuanto antes pero sin asumir demasiados riesgos", afirma Enrique Fern¨¢ndez, director del Comit¨¦ de Pol¨ªtica Cient¨ªfica del CERN.

Habr¨¢ que tomar muchos datos antes de encontrar el Higgs. En cada uno de los dos haces que circular¨¢n en sentido contrario por el LHC, las part¨ªculas van en paquetes -unos 3.000 por haz-, con 100.000 millones de part¨ªculas por paquete. Los haces se cruzar¨¢n 30 millones de veces por segundo, generando unos 600 millones de colisiones por segundo.

Parece mucha informaci¨®n, pero la cosa es complicada. Jes¨²s Puerta Pelayo, f¨ªsico de CMS, explica: "Los sucesos que queremos estudiar son extremadamente poco frecuentes, por lo que necesitamos una gran cantidad de colisiones. Es como si en una ruleta con miles de millones de n¨²meros quisi¨¦ramos analizar en detalle c¨®mo se comporta la bola al caer en el n¨²mero 10; para conseguir unos cuantos dieces tendremos que lanzar la ruleta much¨ªsimos miles de millones de veces". El juego cient¨ªfico del LHC debe empezar el pr¨®ximo mi¨¦rcoles.