El LHC acaricia el Big Bang

El mundo rozó el Big Bang ayer a la una de la tarde hora peninsular española. Sucedió bajo la atenta mirada de 10.000 científicos que, tras 20 años de trabajo, vieron cómo el mayor acelerador de partículas del mundo, el LHC, batía un récord histórico. La colisión de protones alcanzó los 7 teraelectronvoltios (TeV), la energía que se produjo fracciones de segundo después del Big Bang, lo que significa que el ser humano estuvo ayer lo más cerca que se ha estado nunca de la explosión de la que surgió el universo, hace 14.000 millones de años. Las partículas liberadas son un terreno virgen nunca antes observado y responderán preguntas sobre los grandes misterios de la física y las partículas elementales que componen todo cuanto existe.

Las primeras colisiones dejaron una colorida estela en las pantallas de las estaciones de seguimiento del CERN, el centro donde se encuentra el LHC, y fueron recibidas con ovaciones y brindis de champán por los investigadores. "Mucha gente ha esperado largo tiempo para ver este momento y hoy su paciencia comienza a tener recompensa", dijo el director general del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), Rolf Heuer. Lo hizo por teleconferencia desde Tokio y con una copa de vino tinto en la mano. "Es un vino de 1991, el año en el que se aprobó la construcción del LHC", explicó.

La máquina se quedó a fracciones de segundo de la gran explosión

La mañana comenzó mal en Ginebra, donde se encuentra el anillo de 27 kilómetros del LHC. Pasadas las ocho de la mañana, el primer intento de hacer chocar dos haces de protones a una energía de 3,5 TeV cada uno quedó frustrado. Se debió a pequeñas irregularidades en la corriente y un sistema de protección demasiado sensible que detuvo los rayos antes de que alcanzaran su potencia máxima.

Quince minutos antes de mediodía comenzaba un nuevo intento de acelerar los protones hasta casi la velocidad de la luz. El cuentakilómetros fue subiendo y, tres cuartos de hora después, ambos haces alcanzaron los 3,5 TeV. Dos minutos antes de la una, los cuatro detectores del LHC sacaban sus primeras fotos de colisiones a 7 TeV, inferior a la energía del Big Bang en sólo unas fracciones de segundo, pero concentrado en un espacio un billón de veces más pequeño que un mosquito.

"Hemos visto algo completamente diferente a lo que veíamos normalmente", celebraba Fabiola Gianotti, jefa del Atlas, una torre de imanes de 25 metros de alto que compone el detector más grande el LHC. Mientras los investigadores celebraban el récord, los detectores seguían registrando unas 100 colisiones cada segundo. Se almacenan gracias a un ejército de ordenadores que están en las instalaciones del CERN y en otros 200 centros de computación repartidos por todo el mundo. La información generada desde ayer se analizará con lupa por investigadores de 80 países y su publicación tardará meses o incluso años, explica Iván Vila, un investigador español que trabaja en el detector CMS.

"Hemos visto algo completamente diferente", dice la jefa de un detector

"Siento una gran emoción y un gran alivio", respiraba Steve Myers, director de aceleradores del CERN. Con el hito de ayer dejaba atrás la accidentada historia del LHC desde su inauguración en 2008. La instalación sufrió dos averías serias. Una de ellas lo dejó 14 meses en dique seco y con la amenaza de engordar la cuenta de 10.000 millones de euros que ha costado. En noviembre del año pasado comenzó la buena racha, batió el récord anterior y, antes de su pausa invernal, consiguió colisiones a 2,3 TeV. "No es normal que las primeras colisiones se consigan el primer día", celebraba ayer Celso Martínez, investigador del Instituto de Física de Cantabria que colabora con el detector CMS del LHC. De todos los descubrimientos que se abren ahora, el más asequible es la materia oscura, asegura. Una de las nuevas partículas que podría generar el LHC con sus colisiones sería el neutralino, principal candidato a formar la sustancia oscura que compone más del 20% del universo y que aún no se ha podido observar en la Tierra.

El principal objetivo es hallar el bosón de Higgs, la partícula de Dios que explicaría el origen de la masa y confirmaría el modelo estándar en el que se fundamenta la física de partículas. Encontrarlo será mucho más difícil y no sucederá hasta que el LHC alcance su máxima potencia, de 14 TeV. Si existe, el bosón será detectado por el Atlas o el CMS. Podría manifestarse de muchas maneras. Una sería la aparición súbita de cuatro muones, una de las partículas elementales más difíciles de conseguir en el LHC, explica Martínez.

El acelerador provocó unas 100 colisiones por segundo

"El LHC trabajará las 24 horas del día y siete días a la semana", explica Rolf Heuer. El objetivo es seguir produciendo colisiones a 7 TeV hasta Navidad, cuando habrá un parón hasta principios de año. Se debe en parte a que la demanda eléctrica es mucho mayor en esas fechas, y el CERN consume igual que toda Ginebra, con algo menos de 200.000 habitantes, detalla Heuer. En diciembre, antes del parón, inyectará iones de plomo en lugar de protones para reproducir la sopa de gluones y quarks que llenaba el universo joven. En otoño de 2011 habrá otro parón de un año. Los técnicos cambiarán las conexiones entre imanes y prepararán el ingenio para doblar el presente récord. A máxima potencia, el LHC recreará lo que sucedió menos de una milmillonésima de segundo tras el Big Bang.

¿Qué son las colisiones?

Se trata de choques de protones; la idea es romperlos y mirar en su interior. Dentro del anillo del LHC, de 27 kilómetros de largo, se disparan dos rayos opuestos de protones y se hacen chocar a una velocidad muy cercana a la de la luz. Se producen 600 millones de colisiones por segundo.

¿Cómo se observan?

Cuatro grandes detectores dentro del anillo actúan como enormes cámaras de fotos. Determinan cuándo pasó una partícula con una precisión de milmillonésimas de segundo y la sitúa con un margen de error de una millonésima de metro.

¿Para qué sirve  el LHC?

La máquina va a reproducir lo que sucedió justo después del Big Bang, la explosión que originó el universo hace unos 13.000 millones de años. Cada haz de protones tiene una energía de 3,5 teraelectronvoltios (TeV). Al chocar suman su fuerza hasta llegar a 7 TeV, tres veces más de lo que se había logrado hasta ahora y una energía nunca alcanzada en un laboratorio. Del choque surgirán partículas elementales, algunas conocidas, como los quarks y, tal vez, otras desconocidas, como ‘la partícula de Dios’.

¿Qué es la ‘partícula de Dios’?

Es una partícula predicha por la física teórica. Es clave, pues otorga masa al resto de partículas elementales, los componentes indivisibles de todo cuanto existe. El bosón de Higgs haría cuadrar el Modelo Estándar, el marco teórico sobre el comportamiento de las partículas elementales. Por ahora ningún experimento ha negado el modelo, pero tampoco se ha hallado el bosón.

¿Qué más se puede encontrar?

Al crearse el universo había iguales cantidades de materia y antimateria, que se aniquilan mutuamente. Esto hubiera impedido que se formasen estrellas y planetas. En algún momento aumentó la proporción de materia e hizo posible la vida. Ahora, el detector LHC intentará averiguar qué sucedió con la antimateria. Los choques entre partículas también pueden destapar otros fenómenos predichos pero nunca observados, como la materia oscura, que compone el 23% del universo. Este objetivo es más factible a las energías a las que funcionará el LHC hasta finales de 2011.

¿Hasta cuándo funcionará?

El acelerador parará a finales de 2011 y estará un año en reparaciones. Sólo después del parón estará listo para funcionar a plena potencia, produciendo dos haces de 7 TeV que sumarían 14, una energía a la que se espera encontrar el bosón de Higgs.

¿Quién controla el LHC?

Veinte países europeos (incluida España) que forman el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN). Lo usan unos 10.000 investigadores de 80 países, entre ellos más de 700 españoles.