Algunos datosEl Gran Colisionador de Hadrones, conocido como LHC (Large Hadron Collider), ha costado más de 5.000 millones de euros, de los cuales 55 han sido aportados por España, y se puso en funcionamiento el pasado 10 de septiembre, aunque ha sufrido una avería debida a una mala conexión eléctrica entre dos imanes lo que ha provocado su parada hasta enero de 2009.
El LHC es el mayor acelerador de partículas de la historia, pero también es el mayor aparato que se haya construido. En sus 27 km de túneles bajo Francia y Suiza se pueden alcanzar desde temperaturas 100.000 veces más altas a las que reinan en el centro del sol hasta -271,3º, más frías que en el espacio intersideral. Por su puesto, la velocidad también es máxima: el colisionador acelera trozos ínfimos de materia hasta que alcancen el 99,99% de la velocidad de la luz.
Ingeniería civilLa construcción del LHC ha supuesto un auténtico desafío para la Ingeniería. Para construir la nave donde se encuentra el gigantesco ATLAS, en la que cabría la catedral de Notre Dame, hubo que extraer 300.000 t de roca y verter 50.000 t de hormigón. Además, para horadar la cavidad que alberga el CMS los ingenieros tuvieron que sortear varios ríos subterráneos y congelar el suelo para evitar filtraciones.
Posteriormente hubo que bajar decenas de gigantescas piezas de varios cientos de toneladas de peso a los 100 m de profundidad a través de una estrecha cavidad de hormigón, tal y como puede verse en el documental "Megaestructuras, el acelerador de partículas" de National Geographic (colgado en 5 partes en Youtube
1 2 3 4 5). En el documental se ofrecen muchos datos interesante, pero el que más me ha llamado la atención es que se tuviera en cuenta la fuerza gravitacional de la luna, cuyas fases podrían desplazar ligeramente las masas de tierra y provocar el fracaso de todo el proyecto.
¿Qué se busca?El LHC es, ante todo, un acelerador de partículas. Es decir, es "una herramienta en la que se aceleran partículas que llevan una carga eléctrica". Las partículas adquieren su velocidad pasando por campos eléctricos que van en la misma dirección que su movimiento. Rápidamente las partículas alcanzan su velocidad máxima, rozando la de la luz; entonces el acelerador no les da más velocidad sino más energía.
El concepto de energía es fundamental para entender los aceleradores de partículas, ya que su ecuación inicial ya fue formulada por Einstein en 1905 y es la archiconocida E = mc2, es decir, que la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad al cuadrado. De esta fórmula se ve que la energía de una partícula tiene una relación de proporcionalidad con su masa y mejor aún ¡la energía de una partícula puede ser transformada en materia!.
Como explica el físico francés Etienne Klein "una propiedad de un objeto, su energía, es capaz de transformarse en otro objeto. No es un trozo de la partícula, es un producto de la colisión". Por eso los físicos tratan de obtener choques de partículas con las máximas energías posibles. La novedad de los aceleradores de partículas de la generación LHC es que provocan colisiones entre dos haces de partículas que se inyectan en la misma máquina pero con sentidos opuestos, para que entren en colisión.
Klein usa una metáfora para explicar el proceso "Si mientras estás conduciendo chocas contra un coche parado, parte de la energía de tu vehículo, la energía cinética, pasará al coche parado que se moverá y se pierde esa energía". En el LCH no habrá tanto desperdicio: con colisiones frontales toda la energía se convertirá en materia y "E = mc2 funciona plenamente y es mucho más económico", resume Klein.
Con H de hadronesLos hadrones son una serie de partículas subatómicas que poseen la propiedad de ser sensibles a la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro formas que tienen las partículas para relacionarse.
Cuatro experimentos principales se realizarán a lo largo de los 27 km de tubo. ATLAS y CMS tratarán de descubrir el boson de Higgs, una hipotética partícula que los físicos han imaginado para que sus teorías cuadren pero que nunca han podido observar. Por su parte, ALICE y LHCb se centrarán en el estudio de los quarks.
Las imágenes son de
Peter Ginter, National Geographic.
