Ir más allá de nuestra mejor teoría de la física de partículas es una proeza. Pero los físicos no se rinden. De hecho, están haciendo un esfuerzo titánico para encontrar la forma de elaborar nueva física. Incluso aunque sea necesario adentrarse en la más ínfima fisura del modelo estándar, algo que, afortunadamente, ya está empezando a suceder.
Hace dos semanas recibimos con entusiasmo una noticia muy prometedora: los físicos que están analizando los resultados de un experimento llevado a cabo en el acelerador de partículas de Fermilab, en Estados Unidos, durante más de veintiséis años han encontrado una discrepancia muy significativa entre la masa del bosón W que predice el modelo estándar y la que han medido utilizando el detector CDF II de este laboratorio.
Aún es necesario que este resultado sea refrendado por otro experimento, pero si finalmente se confirma que el modelo estándar tiene esta fisura habremos dado un paso importante en la búsqueda de nueva física. No obstante, esta no es en absoluto la única baza de los físicos para desarrollar nuestro conocimiento. Ni mucho menos.
El LHC (gran colisionador de hadrones en español), el acelerador de partículas más grande y complejo construido hasta ahora por el ser humano, está listo, al menos en teoría, para llevarnos más allá de los muros del modelo estándar.
Esta sofisticada máquina reside en las instalaciones que el CERN tiene en la frontera entre Francia y Suiza, y, después de tres años de inactividad, está a punto de ponerse en marcha con un propósito extraordinariamente ambicioso.
El LHC está listo para volver a la acción
Este acelerador de partículas no está siempre en marcha. Durante las fases de actividad se llevan a cabo los experimentos que los científicos han diseñado previamente con la esperanza de confirmar sus teorías y hacer descubrimientos, pero cuando los experimentos que se habían planificado ya han sido llevados a cabo la actividad cesa.
El LHC se apaga y los técnicos se disponen a introducir en él las mejoras necesarias para poder llevar a cabo nuevos experimentos, de manera que las fases de parada y actividad se van intercalando sucesivamente. Los científicos del CERN han ideado dos estrategias diferentes para abordar los ciclos de parada.
Una de ellas consiste en incrementar la luminosidad del acelerador, y la otra requiere trabajar con un nivel de energía más alto. Pero ambas tienen algo en común: requieren la puesta a punto de nueva tecnología.
Durante este ciclo de actividad el LHC trabajará con una energía de 6,8 TeV
Las modificaciones que los técnicos del CERN han introducido en el LHC desde que cesó su actividad, a finales de 2018, persiguen, entre otros objetivos, incrementar la potencia de los inyectores que introducen los haces de partículas en el colisionador.
Durante la fase anterior de actividad del acelerador los haces de protones adquirían una energía de 6,5 TeV (teraelectronvoltios), pero en adelante esta cifra se incrementará hasta alcanzar los 6,8 TeV. Puede parecer un incremento modesto, pero no lo es. Es una mejora muy importante.
Además, implementar esta actualización en el acelerador no es fácil. De hecho, entre muchas otras cosas, requiere actuar sobre los imanes superconductores que se responsabilizan de mantener las partículas que están siendo aceleradas en el interior del LHC en la trayectoria correcta.
A pesar de las dimensiones sobrecogedoras del acelerador circular y los detectores los haces de partículas que circulan por su interior ocupan poquísimo espacio.
Y, como podemos intuir, estas instalaciones contienen muchísimos imanes. «Tenemos unos 1600 circuitos superconductores que trabajan con corrientes nominales que van desde los 60 amperios a los 13 kiloamperios», asegura Matteo Solfaroli, uno de los técnicos del LHC que se han responsabilizado de llevar a buen puerto las modificaciones del acelerador de partículas.
Y todo esto ¿para qué? Sencillamente, para incrementar la energía con la que los protones que se aceleran en el interior de la instalación colisionan entre ellos.
De esta forma los físicos esperan tener en sus manos una nueva herramienta que puede ayudarles a entender si realmente se produce, y en qué condiciones, la rotura de la universalidad leptónica descrita por el modelo estándar, y también a arrojar luz acerca de la materia y la energía oscuras, entre otros posibles hallazgos que podrían estar a su alcance.
Los responsables del CERN confían en que el LHC reanude los experimentos después de la introducción de estas modificaciones entre hoy, 22 de abril, y el próximo día 24 de este mismo mes.
El LHC reanudará los experimentos entre el 22 y el 24 de abril
Esta fase de actividad se prolongará hasta 2024, y a partir de ese momento el acelerador entrará en una nueva fase de parada durante la que volverá a ser modificado para incrementar su luminosidad, un parámetro que mide cuántas potenciales colisiones de partículas se producen por unidad de superficie y tiempo.
Su primer objetivo será estudiar a fondo la producción del bosón de Higgs, un propósito que será viable debido a que los científicos confían en que el acelerador produzca nada menos que 15 millones de estas partículas al año. Podemos estar seguros de que a todos a los que nos apasiona la física nos esperan momentos muy emocionantes. Próxima parada: el LHC de alta luminosidad. En 2028.
Imágenes | CERN
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