El LHC espera un nuevo Einstein que traiga ideas frescas

Es la pista más rápida del planeta, donde se circula casi a la velocidad de la luz. Un lugar tan vacío como el espacio interestelar. Uno de los más fríos del universo (-271ºC), pero a la vez donde se generan temperaturas mil millones de veces más altas que las del Sol. Cuenta con los detectores más grandes y sofisticados jamás construidos, y un sistema de computación, el Grid, también el más grande del mundo. Estas cifras récord las ostenta el gran colisionador de hadrones o LHC, el famoso acelerador que el Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) opera bajo la frontera franco-suiza. Mantenerlo cuesta alrededor de mil millones de euros al año, de los que España aporta unos 75 millones como estado miembro. "A cada europeo le cuesta como tomar una taza de café", le gusta decir a su director, Rolf Heuer, satisfecho de que nuestro país esté solucionando los retrasos en la cuota.

Ahora se están actualizando las conexiones de los imanes del LHC -sus responsables no quieren fallos como el de 2008-, se están colocando estabilizadores y se blindan los túneles con acero para proteger la electrónica. "Hay unas 800 personas trabajando para que todo esté listo para la física a finales de marzo de 2015", explica el que será el próximo director de Aceleradores y Tecnología del CERN, José Miguel Jiménez. "El objetivo es aumentar la cantidad de colisiones de los experimentos manteniendo los máximos niveles de seguridad".

"Del 100% de la materia del universo, no entendemos el 100%", reconocen los físicos

Muchos contribuyentes se preguntan qué se está investigando aquí. ¿Por qué se ha construido este monstruo? "Para hacer retroceder las fronteras de la ciencia", respondía hace unos días el jefe de prensa del CERN, Arnaud Marsollier, a un grupo de periodistas españoles desplazados a la sede de la institución cerca de Ginebra. "Aquí se investigan las partículas de las que estás hecho tú, y el aire que respiras, el agua que bebes o todo el universo", decía Marsollier, acostumbrado a que le pregunten sobre la utilidad del LHC. "Es ciencia básica, aunque de ella también surge la innovación: la web nació aquí, y también la tecnología de los detectores se aplica en las imágenes biomédicas, y la de sus aceleradores en terapias hadrónicas que ayudan a combatir enfermedades como el cáncer".

Sin embargo, el objetivo principal del CERN no es el desarrollo de aplicaciones. Los más de 11.000 científicos de todo el mundo -unos mil españoles- que utilizan el gran acelerador lo hacen para responder a las grandes y complejas cuestiones de la física, que en el fondo están en la mente del ser humano: ¿Qué es exactamente la materia? ¿Cómo empezó el universo? "Del 100% de la materia del universo, prácticamente no entendemos el 100%", reconoce Luis Álvarez-Gaume, físico teórico del CERN, quien denuncia las "muchas barbaridades que dice la prensa" a la hora de explicar conceptos como el bosón de Higgs, el mayor descubrimiento del LHC: "El mecanismo de Higgs es profundamente cuántico, y no se puede vender como algo clásico tipo una materia viscosa o una reunión de personas donde llega un personaje famoso".

Encontrar una partícula supersimétrica sería mucho más importante que el higgs

Además el experto desmitifica el hallazgo del famoso bosón: "El acelerador que hubo antes en el mismo túnel del LHC (el LEP) ya descubrió tres de los cuatro higgs del modelo estándar. Faltaba el cuarto, y ha aparecido justo donde se había calculado. Algunos pensaban que la naturaleza iba a responder con algo mejor". Pero de momento no ha sido así, aunque cuando el LHC funcione al doble de potencia se investigará mejor este campo de fuerzas que es el higgs, para confirmar si es único o hay más. "¿Es el final del modelo estándar o el principio de un mundo desconocido?", se plantea otro físico teórico, Antonio Pich, director del Centro Nacional de Física de Partículas, Astropartículas y Nuclear (CPAN).

Pich también destaca que, aunque sea menos conocido, el LHC también ha ayudado a descartar muchos planteamientos, como multitud de versiones de una de las teorías más en boga: la supersimetría (SUSY, por sus siglas en inglés). Esta hipotética simetría de la naturaleza relacionaría los dos grandes grupos de partículas (fermiones y bosones), de tal forma que cada una tendría su correspondiente supercompañera.

El investigador Luca Scodellaro, del Instituto de Física de Cantabria en el experimento CMS, señala que buscan al supercompañero del quark top: el stop. Se supone que se desintegra en un quark top y un neutralino, la partícula supersimétrica más ligera, que también es candidata a materia oscura, otro gran enigma de la ciencia. Descubrir esto sería la bomba. "Encontrar una partícula supersimétrica sería mucho más importante que el hallazgo del bosón de Higgs, que al fin y al cabo uno se lo esperaba", subraya Scodellaro. "En realidad sería fantástico si descubrimos una partícula nueva, de cualquier tipo, porque esto ofrecería una pista de verdad de lo que puede haber detrás del modelo estándar", añade la catedrática Martine Bosman, del Instituto de Física de Altas Energías (IFAE) y el experimento ATLAS. "El cambio cuantitativo puede venir del lado de descubrir partículas nuevas más pesadas, el resto es un programa más a largo plazo".

"Hay que esperar a algún Einstein que diga a los físicos por donde hay que ir", dice Álvarez-Gaume

Otra de las grandes cuestiones que se tratarán de resolver en el LHC es saber por qué la materia domina sobre la antimateria. Los científicos han comprobado que por cada 1.000.000.000 de antipartículas hay 1.000.000.001 partículas tras el Big Bang. "Si se hubiera producido exactamente la misma cantidad de cada una no estaríamos aquí, así que por algún mecanismo que no entendemos se produjo un poco más de materia", recuerda Xavier Cid, investigador del experimento LHCb, centrado en este problema. El propio símbolo del LHCb es esta palabra con su reflejo especular exacto, salvo una raya roja que viola la simetría perfecta.

Materia-antimateria, el problema de la disparidad de masas, la inexplicable gravedad, energía y materia oscura, posibilidad de nuevas partículas, origen del universo... Son muchas las cuestiones pendientes. "Quizá estemos ante un cambio de paradigma, es decir, que la estructura conceptual que hemos utilizado en cien años para explicar las leyes de la naturaleza esté agotada", reflexiona Álvarez-Gaume. "Pero el problema del cambio de paradigma es que hasta que no cambia no sabemos dónde dirigirnos. Hay que esperar a algún Einstein que nos diga por dónde hay que ir". El LHC puede inspirar esa idea genial que hace falta, y solo por el precio de una taza de café.