Si durante la IV Dinastía (2575-2465 a.C) los faraones Keops, Kefrén y Micerinos construyeron sus gigantescas pirámides con la idea de plasmar el Cielo sobre la Tierra, ascendiendo el alma del faraón guiado por los conductos estelares para ocupar una región del firmamento y convirtiéndose en estrella para siempre, hoy en día, el LHC (Large Hadron Collider) también nos induce a la contemplación del Cosmos en toda su amplitud, y aunque no represente una vía de acceso al mundo del más allá (al menos no en esta civilización actual) sí responde a la fascinación humana por el Cosmos.

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Momentos previos a las primeras colisiones de partículas del LHC.Imagen de ‘Ángeles y demonios’ – Ron Howard

Ubicado cerca de Ginebra (Suiza) y coordinado por el CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear, es el proyecto más ambicioso de la Física Actual, pudiendo ser denominado el Acelerador de Partículas más potente del mundo. Pero el gran colisionador además está de moda por dos razones. La primera indiscutiblemente por el tema central de la película Ángeles y Demonios, dirigida por Ron Howard e interpretada por la estrella principal,  Tom Hanks, según el cual una antigua hermandad secreta, los Illuminati, quiere destruir el Vaticano utilizando antimateria robada del CERN. La segunda, fruto de un infortunio, cuando al hacer la primera prueba el 10 de septiembre del pasado año, se produjo un fallo técnico, una fuga de helio debida a una conexión defectuosa entre dos imanes. Ambos frentes, uno ficticio y otro real, dispararon las opiniones de sólo del mundo científico, sino también a la opinión pública atónita ante dicho proyecto, sorprendida ante la complejidad y aparente secretismo. Aquello hacía disparar las preguntas: ¿Qué realiza el CERN? ¿Existe la antimateria? ¿Hace investigación secreta? ¿Fabrica agujeros negros por los cuales puede verse atrapada la Tierra? Todo aquello llevaba a ideas preconcebidas y prejuicios, según unos patrones poco sólidos y poco rigurosos, incluso a amenazas y denuncias ante un posible fin apocalíptico de nuestro planeta. Los científicos Walter Wagner y Luis Sancho presentaron al respecto una denuncia advirtiendo que los experimentos realizados por el LHC supondrían una grave amenaza para nuestro planeta, al haber una probabilidad del 75 % que el LHC acabara con nuestro planeta. Si bien estos temores, como veremos a lo largo de este artículo, no son infundados valiéndose uno de los argumentos científicos disponibles entorno a los experimentos, no debemos descartar posibles intereses militares y gubernamentales detrás de las colisiones del CERN, obviamente eludidos,  como sucede en todos los ámbitos en nuestro planeta, regido por intereses económicos, de poder y de control.

El LHC es un acelerador de partículas circular de 27 Km de perímetro, situado a unos 100 m bajo el suelo, de energía y complejidad sin precedentes. Es fruto de un proyecto a gran escala de colaboración internacional con un presupuesto que ronda los 6000 millones de euros y que cuenta con 20 estados miembros, entre ellos España. Toda esta construcción “faraónica” para estudiar los constituyentes elementales de la materia y de las fuerzas que las unen se centra en la búsqueda de cuestiones fundamentales sobre el Universo tales como ¿de qué está constituido y cómo ha evolucionado?

En los aceleradores de partículas se aceleran partículas subatómicas hasta velocidades cercanas a la de la luz, para después hacerlas chocar. En dicho proceso se utilizan campos eléctricos elevados para acelerar los haces de partículas y campos magnéticos para guiarlos en su recorrido. Los detectores ATLAS, ALICE, LHC-B y CMS registran lo que pasa cuando las partículas entran en colisión.

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Foto CERN. Imagen detector CMS

La fórmula de Einstein E= mc2 significa que la masa es energía condensada. Ya que “c” representa la velocidad de la luz y es un número muy elevado (3 x 108 m/s) la ecuación nos revela que pequeñas cantidades de masa contienen cantidades ingentes de energía. Por ejemplo, una masa de 1 Kg contiene una energía de 90 millones de Gigajoules, equivalente al consumo energético mundial al cabo de 90 minutos. Si ahora cogemos dos haces de protones, acelerando éstos a velocidades cercanas a la luz y los hacemos chocar la energía generada en tales colisiones es tal que nacen a partir de ellas nuevas partículas. Cuanto mayor la energía involucrada en el proceso, mayor posibilidad de que nazcan partículas de mayor masa (en consonancia con la fórmula de Einstein anteriormente expuesta) y quizás desconocidas hasta el momento. En estas colisiones de partículas a altas energías, las condiciones de temperatura y energía son comparables a nuestro Universo Primigenio, concretamente a una fracción de una billonésima de segundo. En consonancia con estas energías más elevadas, podemos sondear distancias cada vez más pequeñas y penetrar con más profundidad en los misterios de la materia.

Si todo funciona según lo previsto, este otoño de 2009 se prevee alcanzar energías del orden de 14 TeV (teraelectronvoltio), recreando así las condiciones que existieron en el Universo al cabo de esta billonésima de segundo después del Big Bang. Los protones alcanzarán velocidades de hasta un 99,9999991 % la lumínica y guiados por inmensos imanes super-conductores refrigerados a 1,9 Kelvin (cero Kelvin representa el cero absoluto o sea –273 OC) colisionarán en cuatro puntos del recorrido. Aproximadamente se producirán mil millones de colisiones por segundo. Tras estas colisiones aparecen partículas de la más diversa índole y es posible que se descubran, en forma de señal minúscula, algunas de las partículas que están como candidatas en las teorías de unificación. Uno de los interrogantes en juego es cómo se genera la masa en el universo. Nadie sabe de momento qué es lo que decide que un fotón (la partícula de luz) no tenga masa y las partículas, como los bosones W y Z (intermediarios de la fuerza nuclear débil), tengan tanta. Se piensa que debe haber otra partícula, llamada por algunos “la partícula de Dios” o bosón de Higgs, responsable de la diferencia entre el fotón que no tiene masa y los pesados W y Z. Su detección sería fundamental de cara a completar el rompecabezas cósmico. Si no aparece, toda la teoría que los físicos de partículas han estado construyendo en estos últimos 40 años – el llamado Modelo Estándar – quedaría en entredicho.

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Simulación detección bosón de Higgs en el detector CMS

El LHC también podría encontrar las partículas predichas por la Teoría Supersimétrica. La supersimetría duplica la materia existente. Para cada partícula que conocemos hasta el momento existiría su “compañero” correspondiente, pero de una masa mucho mayor. Si no se detectaran este tipo de partículas en las colisiones futuras del CERN está claro que las teorías de unificación de la física actuales se habrían de retocar.

En relación a algunas denuncias recibidas, como he dicho al principio, se habla acerca de la creación de mini-agujeros negros en las colisiones de los pares de protones, debido a la alta densidad de energía creada en el proceso. No todos los científicos coinciden en este punto, sin embargo, Stephen Hawking predice la creación de dichos agujeros negros, denominados microscópicos o cuánticos. Dicha noticia a favor de la creación de estos agujeros llamados “negros” hizo saltar la alarma entorno al proyecto, ya que se sabe que los agujeros negros en el cosmos debido a su ingente campo gravitatorio atrapan la luz y cualquier forma de materia que entre en su horizonte de sucesos (el límite sobre el cual la materia/radiación no puede escapar). De ahí se especuló con el fin de nuestro planeta al ser supuestamente engullido por estos “monstruos” predichos por la física teórica y comprobados posteriormente por la cosmología experimental. Vale recordar que en el centro de nuestra galaxia hay un agujero negro de una masa equivalente a cuatro millones de soles.

Volviendo a los miniagujeros negros, según los estudios del físico teórico Hawking, éstos se evaporarían inmediatamente después de formarse, no suponiendo pues ningún peligro a primera vista. Ello es debido a la “radiación de Hawking”, pérdida de energía constante sufrida por el agujero negro en cuestión. Cuanto más pequeño sea el agujero negro, mayor es la energía que pierde y viceversa. La conclusión a que llegó Hawking sobre la radiación de los agujeros negros ha sido confirmada por otros investigadores y se puede argumentar de la siguiente forma sencilla. Si bien es cierto que toda la radiación situada dentro del horizonte de sucesos no puede escapar, lo que queda justo fuera, en las cercanías del borde, sí puede hacerlo. Sabemos que el potente campo gravitatorio colindante con el horizonte puede crear espontáneamente una partícula y su antipartícula según la teoría cuántica de campos, siempre en concordancia con el Principio de Incertidumbre. La partícula creada en el interior del borde cae en el agujero y se pierde para siempre, la otra situada fuera del horizonte se escapa y puede aniquilarse en su fuga con su posible antipartícula y generar radiación electromagnética, llamada radiación de Hawking. Por tanto, un agujero negro está perdiendo energía de forma constante.

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Foto CERN. Simulación de creación de miniagujero negro (detector ATLAS)

Hablando de la aniquilación entre materia y antimateria, es el momento de volver al argumento de la película Ángeles y Demonios. La antimateria es la imagen especular de la materia: en esencia son iguales, pero de carga eléctrica opuesta. Así, por ejemplo, electrones (carga eléctrica negativa) y positrones (carga eléctrica positiva), protones y antiprotones, poseen la misma masa, pero tienen carga eléctrica de diferente signo. A efectos prácticos esto tiene mucho interés. Materia y antimateria pueden aniquilarse mutuamente y producir una cantidad elevada de energía. La energía radiante puede ser utilizada posteriormente para crear variedades de partículas nuevas. De hecho ésta es la forma habitual de crear y estudiar variedades de materia que no abundan aquí en la Tierra. Respecto a la pregunta de si la antimateria puede ser utilizada como fuente de energía o ser utilizada como arma destructiva, la respuesta es negativa, al menos con la tecnología actual disponible. La producción de antimateria es mínima: en el caso de que todos los aceleradores del CERN fueran destinados a crear exclusivamente antimateria, se necesitaría un billón de años para fabricar un solo gramo.

El caso es que la cantidad total de materia producida en la historia del CERN es menor que 10 nanogramos, significando esto una cantidad de energía equivalente a encender una bombilla de 60 watios durante 4 horas. Asimismo el almacenamiento de antimateria requiere un montón de energía. Todas ellas razones para no preocuparse al menos de momento para una supuesta bomba hecha de antimateria, tal como aparece en la película de Ron Howard. Como anécdota al tema de la película que gira entorno al antagonismo entre ciencia y religión, es curiosa la visita del Vaticano al LHC el pasado mes de junio en la cual el gobernador de la Ciudad del Vaticano comenta que “cualquier avance de la física podría proporcionar la base sobre la comprensión del Universo y representar un avance para la religión”.

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Foto CERN. Trampa electromagnética de antiprotones en el CERN. Los antiprotones se combinan con positrones para producir antihidrógeno.

Pero las investigaciones del CERN no se acaban ahí. Sabemos que aproximadamente el 95 % de nuestro Universo es desconocido; además de toda la materia luminosa y no luminosa conocidas (~5%), el ingrediente mayoritario se lo lleva una especie de energía exótica invisible que impregna el Universo observable y en segundo lugar, la materia oscura, que ocupa entre un 25-30 % de todo el “pastel cósmico”. Un misterio fundamental por resolver, sin duda. El CERN intentará en las próximas colisiones arrojar algo de luz sobre este asunto. ¿Qué tipo de partículas misteriosas constituirá este mar fantástico energético pero que es invisible? Y por si no es poco, también todo parece apuntar a la existencia de dimensiones invisibles; es más, según la Teoría de las Supercuerdas (teoría de unificación más aceptada actualmente y que sostiene que todos los componentes básicos de la materia son como cuerdas que vibran a diferentes frecuencias), el universo contiene 11 dimensiones (tres espaciales conocidas, una temporal y siete espaciales invisibles en el marco general de la teoría M que engloba las diferentes versiones de teorías de supercuerdas). ¿Dónde se ubicarían estas siete dimensiones restantes?

A finales del siglo pasado todo parecía apuntar a la existencia de dimensiones minúsculas, enrolladas en unas distancias tan pequeñas e inalcanzables hoy en día, sin embargo, investigaciones recientes apuntan a posibles dimensiones tan extensas como las que conocemos, a lo mejor situadas en un universo paralelo. Precisamente las colisiones previstas entre protones podrán provocar la aparición de gravitones que serían capaces de transitar y escaparse hacia las dimensiones adicionales, al menos según las teorías más recientes de la Física. Detectar el escape de dichos gravitones será básico para determinar la existencia de estas dimensiones fantasmagóricas. Quizás en un futuro no lejano se puedan utilizar estas dimensiones para viajar por el espacio profundo y transitar las enormes distancias años-luz en tan sólo unos meses, haciendo factible la colonización del espacio fuera de nuestro sistema solar y convertirnos en auténticos navegantes galácticos.

Pero hay quién dirá: ¿bueno, pero qué aplicaciones prácticas tiene todo esta construcción gigantesca con una inversión de miles de euros?

Es cierto que las aplicaciones prácticas cuestan más de palpar en contraposición a toda la construcción teórica-científica del proyecto LHC. En primer lugar cabe destacar las aplicaciones médicas, en las cuales podemos englobar la resonancia magnética, la tomografía por emisión de positrones (para la terapia del cáncer), la radiación sincrotón (para el estudio de virus), esterilización de equipos médicos, etc.; luego las tecnológica-industriales, como serían la mejora en la calidad de los productos manufacturados, la esterilización de alimentos, la construcción de semiconductores para la industria informática, y finalmente las aplicaciones en la transmisión de información, como la World Wide Web (www) y la tecnología GRID (procesamiento de ingentes cantidades de datos). También es verdad que pueden haber otras aplicaciones e intereses desconocidos como ya he comentado al principio. Me pregunto: ¿una inversión tan costosa no guardaría un as en la manga?

De todas formas y volviendo al nuevo colisionador, lo que me gustaría recordar es que con sus hallazgos aparecerá seguramente una nueva física, una nueva visión del mundo que dará respuestas a muchas cuestiones pendientes. Confiemos que estos avances vayan en consonancia con nuestro valor auténtico como seres humanos y como ya he dicho en otra ocasión, quizás se tenga que modificar nuestra historia sobre el Universo o quizás tengamos que cambiar drásticamente nuestro concepto del cosmos circundante; lo importante es dar un salto cuántico en nuestra comprensión de la Magia de la Vida.

©Teresa Versyp – Julio ’09

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