Cern y los aceleradores de partículas

En los últimos años, nos han venido bombardeando con noticias del Gran Colisionador de Partículas, o LHC por sus siglas en inglés, que se encuentra en la frontera entre Francia y Suiza y donde se descubrió la famosa y poco comprendida partícula con el curioso nombre de Bosón de Higgs. Hoy vamos a presentarles, mis queridos lectores, un rápido recorrido por esos aparatos, ayudándolos a entenderlos un poco mejor. Básicamente un acelerador de partículas es una máquina para hacer experimentos con átomos y partículas, lanzándolos unos contra otros para ver qué pasa.

Pero empecemos con un poquito de historia para ubicarnos mejor en el contexto ¿de qué partículas estamos hablando? Como todos sabemos, el universo está compuesto por átomos que comprenden todas las cosas que nos rodean y que se agrupan en unos 120 tipos distintos: átomos de hidrógeno, de oxígeno, hierro, carbono, etc. Eso fue descubierto por los antiguos griegos, pero solo fue finalmente demostrado por Einstein apenas en 1905.

Pero los átomos no resultaron las piezas más pequeñas del rompecabezas de la materia. Ya desde unos años atrás, se sospechaba la existencia de unas partículas aún más pequeñas que ellos. Así pues primero se descubrió el electrón, una ínfima partícula con una carga eléctrica negativa. Luego el protón, mucho más grande y con carga eléctrica positiva. Entonces se empezó a especular que estas dos partículas eran las que componían los átomos.

¿Y cómo se organizan esos electrones y esos protones dentro del átomo? Para averiguarlo, a un importante científico neozelandés, Ernest Rutherford, se le ocurrió bombardear partículas contra una hoja de oro muy delgada, viendo como la gran mayoría de las partículas atravesaban el oro sin mayor problema y un pequeño grupo chocaba contra los núcleos de los átomos de oro y rebotaban. Eso le permitió elaborar la teoría de cómo están constituidos los átomos y ganares el premio Nobel. El equipo de Rutherford fue el primer colisionador de partículas.

Por supuesto que la idea de hacer chocar unas cosas con otras para saber qué pasa no es nada nueva, cualquier niño sabe que si lanza con fuerza el carrito contra el suelo, éste se abrirá y podrá ver qué hay adentro ¡y lo hacen con frecuencia! Así pues los científicos se pusieron a ello y empezaron a crear máquinas para disparar átomos contra otros o partículas contra átomos u partículas contra partículas más o menos desde 1931.

Los resultados de esos choques son detectadas mediante equipos especiales y viendo los resultados se pueden hacer entonces teorías sobre lo que constituían las partículas originales.

El caso es que, al igual que el niño lanza el carrito más y más duro para asegurarse de que se “abra”. Los científicos construyeron colisionadores cada vez más grandes y más poderosos.

Primero fueron rectos. Grandes pistas que aceleraban partículas contra un blanco. Luego se les ocurrió poner dos aceleradores de frente, es decir, lanzaban partículas desde un lado y desde el otro y las hacían chocar de frente. Finalmente se les ocurrió que si hacían dar vuelta a las partículas en un círculo, se las podía acelerar en cada vuelta. Como cuando amarramos una piedra con una cabuya y la hacemos girar.

El mayor de todos estos aparatos, hasta ahora, es el Large Hadron Collider construido en Europa por la Conseil Eurpéen por la Recherche Nucléaire, con la colaboración de más de 10.000 científicos e ingenieros de cientos de países. Es un equipo grande y complejo, el más grande equipo científico jamás construido y hasta ahora ha costado más de 10.000 millones de dólares.

Básicamente son varios aceleradores de partículas, principalmente protones, que van los van acelerando en diferentes anillos hasta pasarlos al anillo principal, que tiene 10 km de diámetro y está enterrado unos 150 metros por debajo del suelo. Este anillo está compuesto por un tubo al vacío que se enfría a -271º centígrados y que está rodeado por electroimanes poderosos que mantienen girando las partículas en el centro del tubo, acelerándolas en cada vuelta.

Dos grupos de partículas se mantienen girando en direcciones opuestas a casi la velocidad de la luz (300.000 km/segundo) y separados por apenas unos milímetros. Luego, cuando se desea, se mueven un poco los chorros de partículas y se hacen chocar de frente.

Por más que se trate de partículas pequeñísimas, la cantidad y la velocidad a la que chocan hace una explosión enorme y los resultados del mismo son estudiados en equipos especiales que rodean el lugar del choque.

A lo largo de los años que lleva funcionando, desde 2008, se han hecho innumerable0609031-a4-at-144-dpis ensayos. Empezando con los primeros choques a velocidades relativamente bajas y aumentando éstas cada vez más. El descubrimiento más importante hasta ahora ha sido el Bosón de Higgs. Esta partícula fue propuesta teóricamente por varios científicos, pero especialmente por el inglés Peter Higgs en 1960. Pero habrían de pasar 43 años hasta que se construyera un colisionador lo suficientemente poderoso para hacer los experimentos necesarios para demostrar su existencia. Este equipo fue justamente el LHC, que en julio de 2013 anunció oficialmente haber descubierto dicha partícula.

Poco después del descubrimiento, el LHC fue apagado para hacerle mantenimientos y aumentar su potencia y hace unos pocos días, a comienzos de abril de 2015, se reinicio de nuevo con una potencia del doble de la anterior. ¿Qué nuevos descubrimientos nos traerá hacer chocar protones con una energía tan grande? Pronto lo sabremos, queridos amigos. Por lo pronto espero que ahora entiendan un poco mejor lo que hacen esos señores en la frontera franco-suiza.



Deja tus comentarios aquí: