Solo conocemos el 5% del universo y el CERN tiene un plan para explicar el 95% restante. Si lo logra cambiará el mundo

El CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) tiene un plan. Uno extraordinariamente ambicioso. La estimación más precisa que han realizado los astrofísicos hasta ahora defiende que el universo está constituido en un 66,2% por energía oscura, en un 28,8% por materia oscura, y el 5% restante lo acapara la materia convencional con la que todos estamos familiarizados. Y de la que nosotros mismos estamos constituidos. Resulta muy sorprendente, incluso un poco perturbador, que la materia que podemos observar represente tan solo el 5% de los ingredientes fundamentales del cosmos.

Lo que se han propuesto los científicos del CERN es, sencillamente, poner a punto los experimentos que sean necesarios para explicar ese 95% restante del universo que por el momento nos resulta completamente ajeno. Aunque, eso sí, no es una tarea fácil en absoluto. Con toda probabilidad se trata de la empresa más compleja y ambiciosa que se ha propuesto el ser humano hasta ahora. Aun así, podemos ser razonablemente optimistas. Al fin y al cabo el descubrimiento del bosón de Higgs, que en su momento fue un hito con mayúsculas, confirmó la última pieza predicha por el Modelo Estándar. Y durante años parecía que encontrarlo era un empeño inabarcable.

El LHC de alta luminosidad y el Futuro Colisionador Circular son las mejores bazas de los físicos

Como acabamos de ver, el Modelo Estándar, que es la teoría de la física de partículas más completa y sólida que tenemos, explica tan solo el 5% del universo conocido. Las líneas maestras del plan elaborado por los físicos del CERN para explicar el 95% restante se conocen desde hace tiempo, pero los representantes de todos los Estados miembros de esta organización se han reunido para concretar cuál será la estrategia europea en el ámbito de la física de partículas durante los próximos años. No obstante, el plan se elaborará durante el próximo año y medio y toda la comunidad científica estará involucrada con el propósito de tomar el camino correcto.

El profesor Karl Jakobs, de la Universidad de Friburgo (Alemania), es el Secretario de Estrategia del CERN y ha declarado que "el propósito de nuestra estrategia es desarrollar un plan visionario y concreto que desarrolle enormemente el conocimiento humano en la física fundamental a través de la realización del próximo proyecto emblemático del CERN". Y el próximo proyecto de gran calado de esta organización es el LHC de alta luminosidad o HL LHC por su denominación en inglés (High Luminosity Large Hadron Collider).

Si el itinerario que ha planificado el CERN sigue su curso tal y como lo ha hecho hasta ahora el HL LHC estará listo a finales de esta década. En 2030. Y será capaz de producir nada menos que 40 millones de colisiones por segundo. La cantidad de información que generará será tan enorme que, tal y como nos explicó el físico español Santiago Folgueras en la conversación que mantuvimos con él a principios de diciembre de 2023, será necesario poner a punto un sistema que sea capaz de analizar los datos en tiempo real y tomar una decisión respecto a la colisión que se acaba de producir.

Este es, precisamente, el propósito del HL LHC: incrementar drásticamente el número de colisiones si las comparamos con las que se han producido en las anteriores iteraciones del LHC. La luminosidad mide, de hecho, cuántas potenciales colisiones de partículas se producen por unidad de superficie y tiempo. Se mide en femtobarns inversos, de manera que cada uno de ellos equivale a 100 billones de colisiones entre protones. Eso sí, se trata de billones en escala larga, por lo que un femtobarn inverso son 100 millones de millones de colisiones.

Desde que comenzaron los experimentos en el acelerador, en 2010, hasta finales de 2018, que fue el momento en el que cesó su actividad, se produjeron en su interior 150 femtobarns inversos. De acuerdo con la planificación actual de los técnicos del CERN las modificaciones que requiere el LHC para incrementar su luminosidad deberían ser capaces de producir 250 femtobarns inversos cada año hasta alcanzar los 4.000 durante todo el periodo de actividad.

En cualquier caso lo más interesante es recordar que las mejoras que los técnicos del CERN están introduciendo en el LHC responden a la necesidad de encontrar fisuras en el Modelo Estándar con el propósito de ampliar nuestra comprensión del mundo de las partículas. Algunas de las preguntas que los físicos del CERN tienen la esperanza de poder responder con la ayuda del HL LHC son qué es y qué propiedades tiene la materia oscura, por qué los neutrinos tienen masa y por qué no hay antimateria en el universo. No cabe duda de que son preguntas apasionantes.

No obstante, el plan de los físicos del CERN no acaba con el HL LHC. Cuando finalmente concluyan todos sus ciclos de operación esta institución planea construir el FCC (Futuro Colisionador Circular), un acelerador mucho más grande que el HL LHC y capaz de llegar a energías mucho más altas. Presumiblemente tendrá una circunferencia de 100 km (la del actual LHC mide 27 km), y su construcción arrancará en 2038. El propósito de los físicos del CERN es que el FCC sea capaz de alcanzar durante la segunda etapa del proyecto una energía de 100 TeV (teraelectronvoltios). Para formarnos una idea precisa acerca de qué estamos hablando solo tenemos que recordar que el LHC actual trabaja con una energía de 16 TeV. Ante esta perspectiva es imposible no ilusionarse.

Imagen | CERN

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