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No solo del LHC vivirá la física

El acelerador de Ginebra seguirá parado hasta el verano, pero otros detectores buscarán material para la física de partículas

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El mayor experimento de la historia, el acelerador que iba a desenmarañar el rompecabezas de la naturaleza de la materia, no volverá a la vida hasta el verano que viene. Los responsables del colisionador de partículas LHC lo anunciaban ayer, y calculaban que arreglar la avería que obligó a detenerlo costará al menos 16 millones de euros.

Las noticias que han llegado en las últimas semanas desde el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas), en Ginebra, no han sido precisamente motivo de celebración para la física. Sin embargo, junto a las puertas que –por ahora– se cierran, comienzan a abrirse otras. En las próximas semanas, también en el CERN, se completará la construcción de una gran máquina científica que intentará responder a varias de las preguntas fundamentales en física.

El Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) es un experimento destinado a convertirse en la justificación científica de la Estación Espacial Internacional (EEI). Con 7 toneladas y un imán superconductor de 0,86 Tesla (17.000 veces más potente que el campo magnético terrestre), el artefacto aprovechará la estación orbital como base privilegiada para estudiar los rayos cósmicos. El campo magnético de AMS interrogará a esas partículas cargadas que viajan por el espacio curvándolas y ellas, si hay suerte, confesarán proporcionando información que comience a desentrañar misterios como la ausencia de antimateria en el espacio.

La teoría física afirma que del estallido del Big Bang surgió la misma cantidad de materia que de antimateria, elementos antitéticos que se aniquilaban mutuamente con solo tocarse. Sin embargo, la materia ganó finalmente la partida y permitió la existencia del universo que conocemos. Pero aún no se sabe por qué.

Los investigadores de AMS quieren comprobar in situ si el prejuicio del cosmos contra la antimateria es tan absoluto como se cree. Si cierta cantidad de antimateria hubiese sobrevivido a la batalla del origen del universo, debería ser posible encontrar átomos descarriados vagando por el espacio, y si uno de estos antiátomos atravesase la oquedad con forma de dónut en el centro de AMS, su masa y su carga, reveladas por la particular forma en que el imán del detector los curvase, los dejarían en evidencia.

“Queremos saber hasta qué punto no existe antimateria”, explica Javier Berdugo, jefe de la división de astrofísica de partículas del CIEMAT, uno de los dos centros españoles que participan en el proyecto. “Se intentan poner límites. Hasta ahora, se sabe que en un millón de átomos de helio observados no existe ningún antihelio, y se quiere ajustar aún más para ver si la asimetría es total”, continúa. El improbable descubrimiento de átomos pesados de antimateria sugeriría la inquietante existencia de antigalaxias y antisoles.

AMS tratará de ofrecer respuestas a otra de las grandes preguntas de la astrofísica actual: la naturaleza de la materia oscura. En su aro magnético podría quedar dibujada la marca energética de uno de los candidatos a materia oscura, el neutralino. Otros fenómenos como los strangelets, o los chorros de partículas procedentes de microquasars, también serán escudriñados por el ojo de AMS. “En la órbita terrestre, a esa altitud, no hay sucesos de fondo que puedan contaminar las muestras. Allí podremos recoger datos durante mucho tiempo y de una forma muy limpia”, afirma Berdugo para explicar la importancia de la ubicación del detector.
El proyecto, que ha supuesto una inversión estimada de más de 1.000 millones de euros, serviría para mitigar las voces de algunos científicos que consideran la Estación Espacial Internacional un proyecto descomunal sin rendimiento científico alguno. Sin embargo, hasta el último momento, no se sabrá si finalmente puede llegar a su destino.

En 1995, la NASA se comprometió a reservar plaza en uno de sus transbordadores para llevar a la EEI el detector AMS. Sin embargo, el accidente del Columbia hizo recular a la agencia estadounidense. Tras varios años defenestrado, el proyecto logró en 2008 el apoyo del Congreso de EEUU y, si todo va bien, podría estar trabajando en el espacio a finales del año que viene.

En su trayectoria, AMS se ha encontrado con críticos que afirman que sus objetivos principales ya han sido cubiertos por misiones anteriores y creen que el interés del nuevo proyecto no justifica los 300 millones de dólares que costaría su lanzamiento. El impulsor del proyecto, el nobel Sam Ting, pone en duda estas afirmaciones y recuerda además que en los grandes proyectos científicos de los últimos 50 años los objetivos iniciales y los hallazgos finales suelen diferir. “Es difícil predecir qué encontraremos”, concluye.

El viejo acelerador Tevatron de Fermilab (el laboratorio de física de partículas de EEUU en Illinois) será jubilado en 2010. Para entonces, la puesta en marcha del LHC (Large Hadron Collider) (7TeV de energía frente a 1Tev de Tevatron) le habrá dejado obsoleto. Sin embargo, la máquina estadounidense se resiste a retirarse sin dejar su impronta.
A principios de noviembre, Fermilab anunció el hallazgo de una señal en el detector CDF que no se podía explicar por física estándar. En una de las colisiones dentro del acelerador, el detector registró la presencia de varios muones (una partícula que suele señalar la presencia de otras partículas más esquivas) que no debían estar ahí.

Por el momento, los físicos que trabajan en Tevatron son cautos. “Decidir si es o no nueva física requiere un estudio mucho más elaborado correspondiente al comportamiento del detector que llevará tiempo”, afirma desde Illinois Alberto Ruiz, director del Grupo de Física de Altas Energías del Instituto de Física de Cantabria.

Sin embargo, aunque, como explica Ruiz, “ninguna de las diversas hipótesis planteadas se ha estudiado aún con suficiente detalle”, los teóricos ya han elaborado interpretaciones de la señal encontrada en Tevatron.

Si los muones fueron fruto de una nueva y longeva partícula (sobrevivió 20 picosegundos y viajó un centímetro antes de desintegrarse, todo un logro en este ámbito), es posible que se tratase de partículas de materia oscura. Según publicó recientemente Newscientist, investigadores del Instituto de Estudios Avanzados en Princeton han desarrollado un modelo en el que partículas de materia oscura interactúan entre sí intercambiando otras partículas transmisoras de fuerza con una masa de 1 gigaelectronvoltio. Precisamente, los muones encontrados en el detector CDF corresponderían a la desintegración de una partícula con esa masa.

Si tuviesen razón, el anciano Tevatron habrá sido capaz de dar respuesta a uno de los misterios que se pretenden desentrañar con el LHC antes de que el nuevo acelerador le obligue a retirarse.