El gran colisionador de hadrones

Foto: CERN

Pergeñado de aquí y de allá por Gerardo Marín.

La infinita curiosidad de la humanidad siempre nos ha llevado a buscar explicaciones, desde dioses iracundos a cuya merced la humanidad tiembla, hasta exquisitos modelos de la realidad física que bordean en la capacidad de entendimiento individual.

En la eterna búsqueda, la humanidad ha creado la máquina más grande y compleja jamás hecha hasta el día de hoy. Incluso su simple estructura opaca a cualquier otra, ya sea la Gran Pirámide, las Torres Petronas, la Estación Espacial Internacional o cualquier otra cosa creada antes por la humanidad. Nada se le compara y durante un futuro razonable nada se le comparará: Una estructura subterránea de 26,659 metros de circunferencia, yaciendo a 100 metros de profundidad en territorio suizo y francés: el Gran Colisionador de Hadrones (Large Hadron Collider o LHC por sus siglas en inglés). Un trabajo conjunto del CERN (Centro Europeo para la Investigación Nuclear, por sus siglas en francés) y sus asociados.

No contentos con el tamaño y el costo de la estructura - 8 mil millones de dólares- ésta tiene algunas bellezas adicionales:

• Es el lugar más frío al menos en el sistema solar, los imanes superconductores estarán a solamente 1.4 °K
• Habrá más vacío dentro de él que en la superficie de la luna.
• El sólo sistema de refrigeración de los electroimanes será 8 veces más grande que cualquier sistema de refrigeración construido.
• El sistema de detección de colisiones será el más sensible que exista
• Las partículas inyectadas (hadrones, o sea protones e iones) serán acelerados hasta un 99.9999991% de la velocidad de la luz.
• Se generará más información que en cualquier sistema existente, a razón de 700 Megabytes por segundo, que en el ciclo de operación anual acumulará un total de 150,000,000 de gigabytes (sí, ciento cincuenta millones de gigabytes, o 15 Petabytes), que si se pasaran a DVD formarían una torre de 20 kilómetros de alto.

Pero ¿Qué hace el HLC?

El HLC tomará unas cuantas moléculas de hidrógeno o plomo, las despojará de sus electrones circundantes y las acelerará en una sucesión de campos magnéticos a velocidades cada vez mayores; en el pico de velocidad, cada haz hará 11,245 circuitos por segundo, viajando un total de diez mil millones de kilómetros; los dos haces giran en sentidos opuestos y cuando hayan alcanzado la velocidad requerida para el experimento, chocarán de frente.

Cada haz contiene unos cuantos miles de millones de hadrones, sólo dos nanogramos (0.000000002 g), que dispersos en un volúmen del tamaño del HLC sólo provocará unos cuantos choques entre ellos (los científicos se conforman con unos 30 choques), pero cada uno de esos choques tendrá una energía enorme, capaz de romper las partículas elementales y comprimirlas a un estado tal que asemejará al del universo muy joven: cuando éste tenía solamente 10^-43 segundos de existencia y era tan denso que su temperatura era de 10³⁰°C, 100,000 veces más caliente que el sol... cada haz (consideren que solamente tiene dos nanogramos) tendrá la energía total equivalente del tren de alta velocidad francés (TGV), viajando a 150 Km/h.

Aplauda suavemente. Parece ser poca energía ¿Verdad?

Ahora aplauda, pero sostenga una aguja en una mano. La energía del aplauso se concentrará en el área de la aguja. El daño que le causará será lo suficientemente significativo para no repetir tal experimento.

Ahora imagine la energía del TGV concentrada en el área de unos pocos hadrones. Impresionante: podrían fundir media tonelada de cobre con ello.

Los impactos ayudarán a conocer algunos de los misterios de la física actual, tales como la ausencia de antimateria natural o la presencia de materia oscura en el universo.


La Máquina del fin del mundo (¡JA!)

Manejar concentraciones de energía tan grandes desde luego que conlleva riesgos, desde luego hay radiación, altísimas temperaturas y energías equivalentes a las de un tren, entre los riesgos evidentes. Pero algunos de los riesgos más sutiles son derivados de la cercanía con el estado primigenio del universo:

• Energías sin precedentes en la tierra. Pero que son comunes en el espacio: todos los días los rayos cósmicos provenientes del sol tienen energías similares y mayores.
• "Mini Big Bangs". Claro, esa es la intención, pero recordemos que el verdadero big bang involucró ni más ni menos que la totalidad de la masa del universo y no unos nanogramos de materia.
• Mini Agujeros Negros. Son una posibilidad, si el impacto de dos o más hadrones es tal que colapsen más allá de las fuerzas nucleares y electromagnéticas, podrían crearse microagujeros negros, pero:

1. Al ser tan pequeños se destruyen solos debido a la Radiación de Hawking
2. Lo más probable es que viajasen a una velocidad mayor a la velocidad de escape del sistema solar.
3. Si pueden crearse en el LHC, entonces los rayos cósmicos ya los han creado en los últimos 4,500 millones de años (edad de nuestro planeta)... y no ha pasado nada.
4. Mientras más pequeño es un agujero negro, menor es su influencia en el entorno; suponiendo que fuese creado, que no escapara del Sistema Solar y que se acomodara en el centro de la Tierra, su efecto de colapso tardaría más miles de millones de años que los que le tomará al Sol agotar su energía.

Pero no faltan los egos protagónicos, claro...


Si Homero Simpson lo hace ¿Por qué un físico no?

Hay que pensar como buen ciudadano de Springfield para realizar una demanda contra el CERN porque existe un supuesto riesgo de crear micro-agujeros negros. Lo sorprendente de este caso es que:

1. El demandante es un físico americano (Walter L. Wagner, que lleva a su lado al fiel Sancho... ) que debiese saber un poco más de física.
2. Que demanda en Hawaii a una organización internacional, como si los tribunales federales de Hawaii tuviesen jurisdicción sobre Europa.
3. Que ha aportado cero pruebas.

No es la primera vez que Wagner demanda contra la investigación científica. Ni el primero que lo hace, el oscurantismo lo mismo ha acallado a Copérnicos que prohibido la "investigación judía" que eliminado las "nociones imperialistas de la ciencia". Esperemos que el juez hawaiiano tenga el buen sentido de fallar contra Wagner. O tendremos que decir como Giordano Bruno: "Quizá ustedes, jueces, entregan esa sentencia con más miedo que con el que yo la recibo".
Algunos eventos más probables que el fin del mundo, al usar el LHC:

• Que le caiga un rayo, estimado lector.
• Que todo el aire de la habitación donde se encuentra leyendo esto se concentre tras el monitor de su computadora, asfixiándose.
• Que una pandemia de influenza acabe con los científicos del CERN antes del experimento
• Que algún idiota oprima el botón rojo por accidente, friéndonos en un holocausto nuclear.

En otras palabras: puede estar bastante tranquilo...
Así pues, en algún momento de este verano, el LHC entrará en operación, abriendo nuevas puertas al conocimiento y nuevamente asombrándonos de la belleza y complejidad del universo.
Algunas ligas ( todas en inglés):
Discusión en Slashdot
Cómic en xkcd
El New York Times, en un país donde el terror es la costumbre.