El sueño fue profundo, reparador, en el sentido más literal de la palabra. Durante dos años el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés) estuvo en mantenimiento. Finalmente esta enorme maquinaria, ubicada en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), en la frontera de Francia y Suiza, "despierta".

El doctor Luis Roberto Flores Castillo, quien trabaja directamente en el CERN, señala que para entender las mejoras es importante recordar su objetivo.

"El LHC permite acelerar protones para hacerlos chocar casi a la velocidad de la luz. ¿Para qué? cuando aumenta la velocidad de un objeto, su masa también aumenta; este efecto, imperceptible para velocidades cotidianas, es muy significativo al acercarnos a estas velocidades".

"La masa de los protones se vuelve miles de veces mayor. El resultado de este proceso es que las colisiones entre protones disponen de suficiente energía para producir cientos de partículas".

El científico explica que así se puede crear cualquier partícula del 'catálogo' de la naturaleza, independientemente, de que la conozcamos o no.

Es importante recordar que una de las grandes proezas realizadas mediante esta máquina fue la aparición del bosón de Higgs hace tres años, una partícula del Modelo Estándar de Física. La confirmación de su existencia incluso llevo a recibir el Premio Nobel a sus teóricos en 2013.

Durante estos dos años en que el LHC estuvo apagado se le preparó para operar a una energía mucho mayor que la alcanzada hasta ahora.

"El incremento de la energía de colisión también aumenta la frecuencia con la que se produce el bosón de Higgs; gracias a esto, esta segunda ronda de toma de datos permitirá producir una muestra significativamente mayor de estas partículas, y estudiar con detalle sus propiedades", señala y agrega que además mayor energía disponible podría también ser suficiente para crear partículas nunca antes vistas.

"Algunas posibilidades son: las partículas de la teoria de la supersimetría, nuevos bosones de Higgs y de masa alta, así como las partículas que constituyen la materia oscura".

Ante la pregunta de cómo podemos imaginar el incremento de esta energía que permitiría nuevos hallazgos, el doctor Flores Castillo señala que el descubrimiento del bosón de Higgs se consiguió utilizando protones que, debido a su velocidad, tenían una masa 4 mil veces mayor a su masa en reposo. Este año, el LHC va a incrementar ese factor a 7 mil.

También serán mayores las posibilidades de recopilación de datos a través de sus siete experimentos que usan diversos sistemas de detección para analizar las colisiones. De entre estos, los denóminados ATLAS y CMS son los más grandes.

ALICE y LHCb están focalizados a fenómenos específicos, mientras los más pequeños de la familia son: TOTEM, LHCf y MoEDAL.

Proyecto internacional

Para cubrir todos estos objetivos, científicos de todo el mundo trabajan en diferentes frentes de este ambicioso proyecto de la física contemporánea. El doctor Flores Castillo colabora desde hace varios años en Atlas, un monstruo de la tecnología moderna que mide aproximadamente cinco pisos y pesa 7 mil toneladas. Sólo aquí se congrega el trabajo de 2900 científicos. 

Flores Castillo tiene la responsabilidad de co-dirigir un grupo de investigación, constituido por tres universidades de Hong Kong, que va a participar en varias de las principales áreas en esta nueva etapa, incluyendo electrónica, cómputo, análisis estadístico e identificación y reconstrucción de partículas.

"Mi participación en el LHC también me ha dado la oportunidad de traer estudiantes mexicanos al CERN y llevar a cabo actividades de divulgación de la ciencia".

También en este sitio se encuentra el Doctor Gerardo Herrera Corral, investigador del Departamento de Física del CINVESTAV.

"Especialistas politécnicos y físicos de la Universidad Autónoma de Sinaloa diseñaron, construyeron e instalaron un detector más en el experimento ALICE, llamado AD (ALICE Diffractive) que mejora el potencial de investigación en el área de la física de difracción, interacción de fotones y física de bajo momento transverso".

La propuesta generó la formación de un grupo internacional especializado en física difractiva e inducida por fotones.

En el transcurso de los últimos 20 años, Herrera Corral, junto con un grupo de científicos mexicanos de diferentes instituciones, como la UNAM y la Benemerita Universidad Autónoma de Puebla, entre otras, han logrado proyectar, construir y operar otros dos sistemas de detección para el estudio de la interacción de protones así como de iones pesados ultra-relativistas. Estos son: ACORDE y el detector VZERO. Este último forma parte del sistema de disparo en el experimento ALICE.

"Esta es una pieza clave del proyecto porque suprime el ruido ocasionado por colisiones de haz con moléculas de gas y proporciona las medidas en línea de la luminosidad del acelerador y de la centralidad de las interacciones de iones pesados", comenta.

Para el físico, esta búsqueda de conocimiento es la que ha dado origen a la calidad de vida que podemos gozar en la actualidad, como resultado de descubrimientos como la electricidad que un día fue sólo conocimiento básico y ahora es imprescindible para nuestra realidad cotidiana.

"Para ver lo que queremos ver es necesario desarrollar tecnología nueva. Muchos de los desarrollos están ya siendo usados en tecnologías que usamos. La radiografía en color es un ejemplo de esto. Un aparato dotado con detectores diseñados para el ver el Higgs, puede ver rayos X en diferentes intervalos de energía y codificar la imagen en colores distintos que le darán a los médicos posibilidades de mejores diagnósticos".

Herrera explica que el experimento ALICE, donde participan alrededor de mil científicos de 28 países, estudia al Universo cuando este tenía unos microsegundos de edad.

"Aquí se lleva la materia a condiciones extremas de temperatura, densidad y presión. En ALICE hemos encontrado que en esa época temprana del Universo, la materia era un plasma de quarks y gluones que se comportaba como un líquido perfecto. Ahora queremos ver si con más altas energía ese líquido se evapora para formar un gas o si permanece siendo un líquido. El estudio de esta sustancia primordial nos podría decir mucho sobre el espacio y el tiempo, sobre la existencia de más dimensiones y la naturaleza misma del Universo".

Realidad cercana

Por su parte, el doctor Arturo Menchaca Rocha, del Instituto de Física de la UNAM, señala que estos aparatos son especies de microscopios y mientras más energía tienen los electrones, se pueden ver cosas más pequeñas, así que si se quiere a ver adentro de los núcleos de los átomos y más allá, se requiere intensificar la energía.

"Esto es la frontera de lo más pequeño y el LHC es el que observa esta frontera".

El científico explica que todos estos fenómenos de choques y uniones de las diferentes partículas y sus componentes ocurrieron en el Big Bang, entonces al idea es tratar de reproducir estos fenómenos y tratar de entender cómo ocurrió.

"Por mi parte, yo he trabajado en la producción de antinúcleos en ALICE, pues mi interés es la producción de antimateria. En el Instituto también formamos parte de otros proyectos que también se llevan desde el CERN, como el AMS (Espectómetro Alfa Magnético), cuyo propósito principal es detectar antinúcleos de origen cósmico". 

Este detector está instalado en la Estación Espacial internacional. Menchaca explica que es como un imán que detecta los rayos cósmicos y que estudian en corelación con un laboratorio en Tierra donde se produce antimateria.

Viendo hacia el futuro, en el Instituto de Física de la UNAM, donde Menchaca es estrevistado, ya trabajan en un dispositivo para la tercera corrida del Gran Colisionador de Hadrones, proyectada para el 2018.

En los talleres de esta institución, donde se construyó el detector V0, uno de los componentes de Alice, se prepara una versión mejorada: el V0+, que podrá trabajar acorde a la nueva intensidad proyectada para este aparato.

Menchaca coincide con Herrera en que la tecnología que se genera se está integrando constantemente a nuestra vida cotidiana. La forma más obvia son quizá los laboratorios médicos.

"La antimateria parece que es algo que solo aparece en las películas de Hollywood, pero se utiliza regularmente, por ejemplo en las tomografías por emisión de positrones (PET). Hoy sabemos mucho sobre las diferentes regiones de nuestro cerebro gracias al estudio de la antimateria, eso que puede parecer muy lejano, pero que no lo es".

kal