El Dr. Daniel De Florián, uno de los científicos argentinos que trabaja en la física de partículas, estuvo en el centro INTI-Física y Metrología para exponer sobre el proyecto del “Gran Colisionador de Hadrones”, el LHC, ubicado en la frontera franco-suiza
“Durante los últimos meses hubo interés en el LHC -recordó el Dr. Daniel De Florián, físico y profesor de la facultad de Ciencias Exactas de la Universidad de Buenos Aires (UBA), al hablar en el Centro Física y Metrología del INTI-. Y se hicieron preguntas sobre qué es, si vamos a conocer el origen de la ‘materia oscura’, si se va a reproducir el ‘Big Bang’, si van a producirse ‘agujeros negros’, etc.”.
De Florián aclaró que los científicos argentinos que colaboran en el proyecto pertenecen a la UBA y a la Universidad de La Plata, siendo ésta la primera vez que instituciones argentinas colaboran en un proyecto de tal importancia, junto con más de 2.000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios. Además señaló que el “Gran Colisionador de Hadrones” (“Large Hadron Collider”), más conocido por sus siglas en inglés LHC, “hace colisionar partículas que son protones, pero a una energía muchísimo más alta de las que nunca se alcanzó antes en un laboratorio, que son 14.000 Giga electrón volt o 14 millones de electrón volt”. Los protones son acelerados al 99% de la velocidad de la luz y chocan entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas), que permitirían simular eventos ocurridos inmediatamente después del “Big Bang”.
“El sueño de la física de partículas elementales sería tener una única teoría, a partir de la cual generar todas las demás, con una interacción fundamental -explicó De Florián-. Esto se conoce como la ‘Teoría del Todo’ unificada, que tiene nombre pero no sustancia. Hace doscientos años se pensaba que la fuerza eléctrica y la magnética eran cosas diferentes, sin embargo luego entendimos que eran dos fenómenos de la misma fuerza, relacionados con las cargas eléctricas”. Hoy se interpreta que “las fuerzas y las partículas se generan a partir de las simetrías de la naturaleza”, agregó.
Con el LHC podrían probarse otros modelos teóricos, cuyo candidato principal se conoce como “supersimetría”, combinando cosas como el espacio-tiempo y las dimensiones internas. Entre las causas por las cuales la supersimetría es tan popular en la Física, la fundamental es que podría explicar algo que no se comprende en la naturaleza, conocido con el nombre de “materia oscura”, que representa algo así como el 25% de la materia del universo.
“Siempre decimos -puntualizó el invitado del INTI-Física y Metrología- que la materia está compuesta por quarks y electrones y en verdad lo único que conocemos es alrededor del 4% ó 5% del universo, formado por planetas, estrellas, lo que podemos observar. Sabemos, sí, que hay una gran cantidad de materia extra, que no la podemos ver: sectores externos de galaxias que se mueven a velocidades mucho mayores de las que uno esperaría”.
Podría ser que esas partículas supersimétricas sean reliquias del “Big Bang” que quedaron en el universo y bañan a todas las galaxias, responsables de alguna manera del comportamiento gravitatorio. Descubrirlas sería muy importante para entender cuestiones cosmológicas. Respecto de algo que se llama “energía oscura”, no se conoce nada, y es el restante 70% del universo. Otra cuestión interesante, es la idea de que pueden existir dimensiones espaciales extremas.
El LHC es el acelerador que alcanza la energía más grande desde el punto de vista controlado, pero en la naturaleza todo el tiempo existen colisiones de energía mucho más grandes. En el último año, con los detectores del Proyecto Auger se encontró una partícula con una energía que es 10 millones de veces la del LHC. De estas hay un montón: uno puede calcular 10 millones de LHC por segundo, sin que pase nada.
El acelerador más grande está sobre un túnel que existió para otro proyecto: el LEP, entre Francia y Suiza, alrededor de cien metros bajo tierra. Allí, en una circunferencia de 27 kilómetros se aceleran las partículas por determinados lugares y chocan, como se verifica con los detectores principales Atlas y CMS. Alrededor hay objetos más pequeños, que son aceleradores más viejos usados como preinyectores. El 10 de septiembre pasado se pasó desde el anteúltimo de los aceleradores al principal, inyectándose las partículas y manteniéndose en una dirección durante una hora; luego se hizo en la dirección opuesta, en un único haz, consiguiéndose que se mantuvieran dentro del acelerador, sin colisiones, porque simplemente lo que se hacía era tener un haz por vez. La idea era mantener un haz de protones en una dirección y otro en la opuesta, y que chocaran. De hecho hubo colisiones, o sea que los detectores funcionaron, pudieron ver algo de lo que pasaba.
Esos 27 kilómetros de circunferencia están rodeados por bobinados superconductores que funcionan a una temperatura de 1,8 Kelvin (aproximadamente -271 ºC) que son los que logran curvar y acelerar el haz de protones. Cuando comenzaron a funcionar los imanes surgió un desperfecto y el exceso de temperatura en una unión pudo fundir alguna parte externa de estos dipolos y escaparse el helio que los enfría. De Florián dijo que la reparación no lleva demasiado tiempo, pero enfriar tales objetos demorará semanas y cuando eso ocurra arribará el invierno a Europa y el acelerador consumirá una energía macroscópica equivalente a la de la ciudad de Ginebra (Suiza). Esto hace que el acelerador no pueda ser encendido ni en los picos de invierno ni en los de verano, ya que la ciudad se quedaría sin electricidad. Por eso recién en marzo o abril de 2009 se reencendería.
Revista SAber Cómo N°70 Noviembre 2008
INTI - Instituto Nacional de Tecnología Industrial
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