Samuel de la Riva (1ºE) envía este artículo tomado del periódico La Vanguardia
Los científicos consiguieron el pasado mes de marzo, por primera vez, la colisión de haces de protones en el gran acelerador del CERN a una energía de 7 TeV (teraelectronvoltios), recreando la situación similar a los instantes posteriores al Big Bang. Este resultado, que se obtuvo después de dos intentos fallidos, abre las puertas a una nueva fase de la física moderna, pues permitirá dar respuestas a numerosas incógnitas del Universo y la materia, según los científicos del CERN. El Gran Colisionador de Hadrones o LHC operaba este mediodía a la mitad de su potencia, a 3 teraelectronvoltios (TeV), según detalla en 'Twitter' la Organización Europea de Física Nuclear (CERN) después de que pequeños fallos técnicos en el sistema retrasaran el inicio del experimento. Los científicos han conseguido hacer colisionar en el LHC dos haces de protones a una energía siete TeV (3,5 más 3,5) y recrear de esta forma 'mini versiones' de lo que fue el Big Bang, recuperar la situación del Universo de hace 13,7 miles de millones de años, en el momento de su nacimiento, con el principal objetivo de analizar el origen y la naturaleza de la materia, así como el de las estrellas y planetas que lo conforman. Después diversas pruebas sin problemas realizadas en la noche de hoy en el LHC, se produjeron pequeñas interferencias del suministro de energía, así como fallos en el sistema de seguridad de los imanes, de forma que los físicos tuvieron que suspender por lo menos por algunas horas las colisiones de partículas a altas energías.
Ideas Básicas para comprender los objetivos del acelerador de partículas
¿Desconcertados por el extraño lenguaje de los físicos de partículas? No están solos. Incluso para algunas de las personas que asistieron el martes a la inauguración del programa científico del acelerador de partículas LHC, en Ginebra, las conversaciones con los investigadores del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) necesitaban a ratos un traductor. Ahora que la física inicia una nueva era, la exploración con el LHC, ofrecemos una guía rápida para comprender qué se quiere conseguir con el acelerador.
Antimateria. La materia ordinaria que forma los astros y los seres vivos está formada por partículas como quarks y electrones. La antimateria está formada por partículas iguales pero con características opuestas. Imaginen que cavan un agujero en la playa y, con la arena extraída, hacen un montón al lado. El montón es el antiagujero del agujero. O al revés: el agujero es el antimontón del montón. Con las partículas, se oponen características como, por ejemplo, la carga eléctrica. Igual que el montón puede volver a llenar el agujero y no quedará ninguno de los dos, la materia y la antimateria se aniquilan cuando se encuentran. Lo cual plantea un enigma: si al principio del universo se creó igual cantidad de materia que de antimateria como hubiera debido ocurrir, ¿dónde está hoy día la antimateria? En las colisiones del LHC se van a crear pequeñas cantidades de antimateria, que se estudiarán para intentar resolver el enigma.
LHC. Los físicos tienen tendencia a hablar en acrónimos. Son como ecuaciones sin números: dicen mucho con muy poco. Y ahorran tiempo, tinta y energía. Quienes saben qué significan las siglas pueden seguir la conversación, quienes lo ignoran quedan al margen. LHCson las iniciales de Large Hadron Collider: Gran Colisionador de Hadrones, en inglés.
Hadrón. Una palabra poco agraciada. No tiene la rotundidad del protón, la ligereza del neutrino o la gracia del quark. Más bien suena a insulto. Viene del griego adros, que significaba grueso. Y designa partículas que suelen ser grandes y pesadas. Los hadrones son partículas formadas por quarks como protones, neutrones y núcleos atómicos.
Colisiones a 7 TeV. El electronvoltio (eV) es una unidad de energía muy pequeña que se utiliza en física de partículas. Equivale a la energía que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de un voltio. Un TeV (teraelectronvoltio) equivale a un billón de voltios. En la lista de potencias de mil, el tera viene después del kilo (mil), mega (un millón) y giga (mil millones). En el LHC, protones acelerados a 3,5 TeV que circulan en sentidos contrarios chocan frontalmente, por lo que en las colisiones corresponden a 7 TeV.
Bosón de Higgs. Es la partícula que debe explicar cómo actúa la fuerza de la gravedad. Las otras tres fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil) tienen partículas asociadas (fotones, gluones y bosones, respectivamente). Pero la gravedad es una anomalía. Nadie ha sido capaz de detectar todavía la partícula propuesta hace más de 40 años por el físico escocés Peter Higgs. Encontrarla –o descartar que existe– es el objetivo prioritario del LHC.
Modelo estándar. Es la mejor teoría que tienen los físicos para explicar todo el conocimiento actual de las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza. Explica que la materia está formada por quarks (como los que forman los protones) y leptones (como los electrones) y gobernada por cuatro fuerzas fundamentales. Muchas de las predicciones del modelo estándar se han confirmado con descubrimientos de nuevas partículas. Pero es una teoría insuficiente para explicar la abundancia de materia oscura en el universo, la ausencia de antimateria o la recientemente descubierta fuerza oscura que tiene un efecto opuesto al de la gravedad. Ir más allá del modelo estándar es el gran objetivo del LHC.
Teoría de cuerdas. Es la principal teoría alternativa al modelo estándar. Propone que la materia del universo no está formada por partículas que son como puntos, sino por una especie de cuerdas de una dimensión. Y lo que percibimos como partículas serían en realidad vibraciones de las cuerdas. De confirmarse, resolvería las limitaciones del modelo estándar. Pero ningún experimento ha aportado por ahora ni una sola prueba a favor de la teoría de cuerdas. Tal vez el LHC lo hará.
Supersimetría. La teoría de cuerdas requiere que cada partícula del universo conocido tenga una compañera supersimétrica. Esta compañera, que pertenece a un tipo de partícula opuesto (no entremos en los detalles o nos liaremos), sería mucho más masiva. Como la teoría de cuerdas, la supersimetría es matemáticamente impecable y tampoco ningún experimento ha podido confirmar por ahora. Buscar partículas supersimétricas, que podrían explicar la materia oscura del universo, es otro objetivo del LHC.
Dimensiones ocultas. Más abstracto todavía: si la teoría de cuerdas es correcta, el universo no se limita a las tres dimensiones del espacio que percibimos a escala humana sino que tiene seis o siete dimensiones más a las que no tenemos acceso. Por ejemplo, dimensiones escondidas en escalas más pequeñas que las de las partículas. Podrían explicar la fuerza oscura que acelera la expansión del universo o por qué la gravedad es más débil que las otras fuerzas de la naturaleza. Igual que ocurre con las partículas supersimétricas, las dimensiones ocultas son teóricamente plausibles pero falta que experimentos en aceleradores como el LHC las encuentren. Porque, en definitiva, cruzar la separación entre teorías y experimentos es la gran razón de ser del LHC. (Y si el modelo estándar está respaldado por la fuerza de los experimentos pero debilitado por los cabos sueltos de la teoría, a la teoría de cuerdas le ocurre lo contrario: su fuerza está en la teoría y su debilidad en los experimentos).
LHC. Los físicos tienen tendencia a hablar en acrónimos. Son como ecuaciones sin números: dicen mucho con muy poco. Y ahorran tiempo, tinta y energía. Quienes saben qué significan las siglas pueden seguir la conversación, quienes lo ignoran quedan al margen. LHCson las iniciales de Large Hadron Collider: Gran Colisionador de Hadrones, en inglés.
Hadrón. Una palabra poco agraciada. No tiene la rotundidad del protón, la ligereza del neutrino o la gracia del quark. Más bien suena a insulto. Viene del griego adros, que significaba grueso. Y designa partículas que suelen ser grandes y pesadas. Los hadrones son partículas formadas por quarks como protones, neutrones y núcleos atómicos.
Colisiones a 7 TeV. El electronvoltio (eV) es una unidad de energía muy pequeña que se utiliza en física de partículas. Equivale a la energía que adquiere un electrón cuando es acelerado por una diferencia de potencial de un voltio. Un TeV (teraelectronvoltio) equivale a un billón de voltios. En la lista de potencias de mil, el tera viene después del kilo (mil), mega (un millón) y giga (mil millones). En el LHC, protones acelerados a 3,5 TeV que circulan en sentidos contrarios chocan frontalmente, por lo que en las colisiones corresponden a 7 TeV.
Bosón de Higgs. Es la partícula que debe explicar cómo actúa la fuerza de la gravedad. Las otras tres fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, nuclear fuerte y nuclear débil) tienen partículas asociadas (fotones, gluones y bosones, respectivamente). Pero la gravedad es una anomalía. Nadie ha sido capaz de detectar todavía la partícula propuesta hace más de 40 años por el físico escocés Peter Higgs. Encontrarla –o descartar que existe– es el objetivo prioritario del LHC.
Modelo estándar. Es la mejor teoría que tienen los físicos para explicar todo el conocimiento actual de las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza. Explica que la materia está formada por quarks (como los que forman los protones) y leptones (como los electrones) y gobernada por cuatro fuerzas fundamentales. Muchas de las predicciones del modelo estándar se han confirmado con descubrimientos de nuevas partículas. Pero es una teoría insuficiente para explicar la abundancia de materia oscura en el universo, la ausencia de antimateria o la recientemente descubierta fuerza oscura que tiene un efecto opuesto al de la gravedad. Ir más allá del modelo estándar es el gran objetivo del LHC.
Teoría de cuerdas. Es la principal teoría alternativa al modelo estándar. Propone que la materia del universo no está formada por partículas que son como puntos, sino por una especie de cuerdas de una dimensión. Y lo que percibimos como partículas serían en realidad vibraciones de las cuerdas. De confirmarse, resolvería las limitaciones del modelo estándar. Pero ningún experimento ha aportado por ahora ni una sola prueba a favor de la teoría de cuerdas. Tal vez el LHC lo hará.
Supersimetría. La teoría de cuerdas requiere que cada partícula del universo conocido tenga una compañera supersimétrica. Esta compañera, que pertenece a un tipo de partícula opuesto (no entremos en los detalles o nos liaremos), sería mucho más masiva. Como la teoría de cuerdas, la supersimetría es matemáticamente impecable y tampoco ningún experimento ha podido confirmar por ahora. Buscar partículas supersimétricas, que podrían explicar la materia oscura del universo, es otro objetivo del LHC.
Dimensiones ocultas. Más abstracto todavía: si la teoría de cuerdas es correcta, el universo no se limita a las tres dimensiones del espacio que percibimos a escala humana sino que tiene seis o siete dimensiones más a las que no tenemos acceso. Por ejemplo, dimensiones escondidas en escalas más pequeñas que las de las partículas. Podrían explicar la fuerza oscura que acelera la expansión del universo o por qué la gravedad es más débil que las otras fuerzas de la naturaleza. Igual que ocurre con las partículas supersimétricas, las dimensiones ocultas son teóricamente plausibles pero falta que experimentos en aceleradores como el LHC las encuentren. Porque, en definitiva, cruzar la separación entre teorías y experimentos es la gran razón de ser del LHC. (Y si el modelo estándar está respaldado por la fuerza de los experimentos pero debilitado por los cabos sueltos de la teoría, a la teoría de cuerdas le ocurre lo contrario: su fuerza está en la teoría y su debilidad en los experimentos).
1 comentario:
Me parece muy interesante, est era algo que me llamaba la atención y ahora la podré ller tranquilamente. Me parece un detalle estupendo el glosario que se ha puesto hacerca del articulo, asi cualquiera puede entenderlo.
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