El acelerador de partículas más
poderoso jamás construido podría hacer algunos descubrimientos notables, como
confirmar la existencia de la materia invisible o de las dimensiones espaciales
adicionales, una vez que empiece a funcionar en agosto. La "Máquina de Dios",
como se ha dado en llamar al Gran Colisionador de Hadrones (LHC), tiene por
también por finalidad la de desentrañar los enigmas del origen del Universo, es
decir, cómo fue que se creó la materia y qué pasó con la antimateria en el
momento del Big Bang. Considerado el experimento científico más ambicioso de la
historia, el LHC intentará identificar con total certeza los ladrillos
fundamentales con que se construyeron las estrellas, los planetas y hasta los
seres humanos.
QUE ES UN ACELERADOR DE
PARTÍCULAS? Estas enormes máquinas
aceleran partículas cargadas (iones) mediante campos electromagnéticos en un
tubo hueco en el que se ha hecho el vacío, y finalmente hacen colisionar cada
ion con un blanco estacionario u otra partícula en movimiento. Los científicos
analizan los resultados de las colisiones e intentan determinar las
interacciones que rigen el mundo subatómico. (Generalmente, el punto de colisión
está situado en una cámara de burbujas, un dispositivo que permite observar las
trayectorias de partículas ionizantes como líneas de minúsculas burbujas en una
cámara llena de líquido.)
Las
trayectorias de las partículas aceleradas pueden ser rectas, espirales o
circulares. Tanto el ciclotrón como el sincrotrón utilizan un campo magnético
para controlar las trayectorias de las partículas. Aunque hacer colisionar las
partículas unas contra otras puede parecer inicialmente un método un tanto
extraño para estudiarlas, los aceleradores de partículas han permitido a los
científicos aprender más sobre el mundo subatómico que ningún otro dispositivo.
El
primer acelerador circular se llamó:
ciclotrón. El físico estadounidense
Ernest O. Lawrence fue galardonado con el Premio
Nobel de Física en 1939 por el invento y desarrollo del ciclotrón, un
dispositivo para acelerar partículas subatómicas.
Lawrence desarrolló el ciclotrón, el primer acelerador circular. Es una especie
de acelerador lineal arrollado en una espiral. En vez de tener muchos tubos, la
máquina sólo tiene dos cámaras de vacío huecas, llamadas des, cuya forma
es la de dos D mayúsculas opuestas entre sí.
Un
campo magnético producido por un potente electroimán hace que las partículas se
muevan en una trayectoria curva. Las partículas cargadas se aceleran cada vez
que atraviesan el hueco entre las des. A medida que las partículas
acumulan energía, se mueven en espiral hacia el borde externo del acelerador,
por donde acaban saliendo.
Según
la fórmula de Einstein E = mc² la masa es un
tipo de energía. Esto significa que la energía puede transformarse en masa y
viceversa. En los aceleradores de partículas ésto es utilizado para transformar
energía cinética en masa, en una colisión de partículas. De este modo, nuevas
partículas pueden ser creadas en las colisiones de partículas con altas
velocidades relativas. En la búsqueda de nuevas partículas pesadas es
importante ser capaz de acelerar partículas a altas energías. A mayor energía de
las partículas originales, partículas más pesadas pueden ser creadas en las
colisiones de partículas.
HISTORIA:
PRIMEROS PASOS Y AVANCES CON LA
APLICACIÓN DE ESTA MAQUINA...
Organización Europea para la Investigación Nuclear, institución europea
de investigación cuya sede se encuentra en la ciudad suiza de Meyrin (situada en
las proximidades de Ginebra, en la frontera entre Francia y Suiza). Es más
conocida por las siglas CERN, correspondientes al nombre con que fue fundada en
1954: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (Consejo Europeo para
la Investigación Nuclear).
En el CERN se han construido
aceleradores desde los 1950. Hoy existe un gran sistema de aceleradores lineales
y circulares. Algunos de los aceleradores más antiguos se usan aún para iniciar
la aceleración de partículas antes de ser enviadas a los aceleradores más
largos. El sistema de aceleradores del CERN puede acelerar electrones,
positrones, protones y diferentes tipos de iones.
Vista
Area del CERN
El
14 de julio de 1989, aniversario de la
toma de la Bastilla toda Francia celebró el bicentenario del comienzo de la Revolución. A
las 16.30 del mismo día, los físicos del CERN, centro internacional de
investigación sobre física de las partículas situado en Ginebra, celebraban la
entrada en funcionamiento del LEE (Large Electron Positron Collider), la mayor
máquina científica construida hasta entonces.
Alojado en un túnel circular de unos 27km de diámetro (casi todo bajo territorio
francés), el LEE es un acelerador que provoca colisiones de partículas a muy
alta velocidad, para conseguir elevadísimas energías. Es capaz de crear las
condiciones que reinaban una fracción de segundo después de la gran explosión
que supuestamente dio origen al universo, así como de provocar la formación de
partículas y determinar efectos que no se han producido desde entonces.
En
especial, los físicos esperaban crear partículas Z, cuya existencia había sido
predicha en los años 60, en el marco de la teoría que unifica el
electromagnetismo con la fuerza nuclear débil. Las partículas Z, portadoras de
esta fuerza débil, se observaron por primera vez a mediados de agosto de aquel
año y la evaluación de los primeros resultados estaba lista para fines de
octubre.
El LEE fue la culminación de casi diez años de planificación y construcción, a
un coste situado en torno a los 80.000 millones de pesetas. En el momento en que
el LEE entraba en funcionamiento, Estados Unidos proyectaba construir en Texas
una máquina todavía más gigantesca, el Superconducting Supercollider (SSC),
con una circunferencia de 84 Km. y un coste estimado de más de 100.000 millones
de pesetas. Sin embargo, si llegara a hacerse realidad, este proyecto podría
constituir fácilmente el fin del recorrido en este sentido, ya que los físicos
están dirigiendo actualmente su atención a nuevas tecnicas con máquinas lineales
en lugar de circulares.
El CERN, fundado en 1953, fue desde el comienzo una empresa cooperativa con la
participación de 14 países europeos. Físicos de otros paises, entre ellos la
Union Soviética, Japón y Estados Unidos, han participado posteriormente en sus
programas de investigación. Fue uno de los indicios de un nuevo movimiento
paneuropeo, reflejado también en las esferas económica y política. Europa no
carecía de talentos científicos, como lo demuestra el éxito continuado en la
obtención del premio Nobel, pero en muchos campos los países individuales no
podían en modo alguno competir con Estados Unidos.
No era sólo un problema financiero sino de disponibilidad de personal científico
cualificado. Ante la falta de oportunidades en sus países, los científicos
europeos.
Y En el Fermillab, (imagen abajo) en Illinois (EE UU), una carretera marca los 6km de
circunferencia del anillo subterráneo del acelerador de partículas del
laboratorio. En 1913, el Fermllab perfeccionó sus instalaciones Instalando
Imanes superconductores yen 1990 producía todavía los rayes de protones mas
energéticos del mundo.
cedían a la atracción de Estados Unidos, que les ofrecía mayores salarios y
mejores instalaciones. Esta tendencia era particularmente notable en el campo de
las ciencias físicas, el ámbito de los proyectos de la "gran ciencia",. La
cooperación científica en Europa adquirió un nuevo impulso en 1973 con el
ingreso de Gran Bretaña, Irlanda y Dinamarca en la Comunidad Económica Europea.
Entre las nuevas iniciativas figuraban la Agencia Espacial Europea (fundada en
1975) y el centro multidisciplinario de investigación de la CE (15-FRA), con
sede en Italia.
Pero en la ciencia, como en otras actividades humanas, las tendencias y las
necesidades cambian, y las estrategias deben modificarse en consecuencia. En
Gran Bretaña, por ejemplo, el gran laboratorio de investigación sobre energía
atómica de Harwell (motivo de orgullo nacional durante la euforia de la
posguerra e importante factor de negociación en el intercambio de información
con Estados Unidos) tuvo que ser reorganizado y, en cierto modo, ganarse el
sustento mediante contratos con la industria.
Por el contrario, el proyecto
experimental IET (Ioint European Toros), destinado a producir energía mediante
la fusión de núcleos ligeros, como en el interior del Sol, comenzó a funcionar en
1983, en la cercana localidad de Culham. Pero incluso este proyecto fue
perdiendo el favor de la opinión pública cuando los movimientos ecologistas
(opuestos a toda forma de energía nuclear) ganaron fuerza e influencia, sobre
todo teniendo en cuenta que los resultados del programa se podrían medir más en
décadas que en años.
El primer gran acontecimiento científico de los años 90 fue la puesta en órbita
del telescopio espacial Hubble, en abril de 1990, después de veinte años de
planificación. Pero su supuesta capacidad de «ver el universo con una
profundidad diez veces mayor que la empleada anteriormente» no impresionó a
quienes se oponían a una inversión de 1.300 millones de dólares para un proyecto
de investigación pura, entre los que se encontraban muchos científicos con
presupuestos escasos. Al mismo tiempo, comenzó la reevaluación del programa del
Supercollider.
Si bien la exploración de las partículas más recónditas del átomo y de las
regiones más remotas del universo ha seguido cautivando la imaginación popular,
también ha sido intensa la actividad en otros campos de las ciencias físicas. De
hecho, el progreso en estos dos campos habría sido imposible sin los avances
logrados en muchos otros terrenos. Incluso las disciplinas clásicas de la física
han demostrado ser capaces de proporcionar nuevas sorpresas.
En el campo del magnetismo, conocido desde la antigüedad, el descubrimiento de
imanes líquidos ha abierto nuevas perspectivas. Estos imanes consisten en
diminutas partículas de materiales magnéticos como, por ejemplo, ciertos óxidos
de hierro, dispersos en un líquido como en los coloides corrientes, las
partículas no se separan del líquido. Cada una actúa como un pequeño imán
permanente y puede también conferir notables propiedades al líquido, denominado
normalmente ferro fluido.
EL LHC:
El acelerador LEP estuvo operativo entre 1989 y 1195. Entonces fue desmantelado
para dar espacio para un nuevo acelerador en el mismo túnel. El nombre del nuevo
acelerador es Gran
Colisionador Hadrónico, LHC.
LHC, al contrario de LEP, colisionará haces consistentes en protones. Las
colisiones, mucho más energéticas,14 TeV, serán posibles reemplazando los
electrones y positrones de LEP por protones.
DATOS
DEL "GRAN COLISIONADOR DE HADRONES"
Inicio de
la construcción
1994
Construido
por:
CERN
Ubicación:
Frontera
Suiza-Francesa
Costo
6200
millones de euros
Científicos Comprometidos
10.000
científicos de 500 Universidades
Científicos Argentinos
Ocho
Países Que
Intervienen
Cuarenta
Dimensiones
27 Km. de
Diámetro
Profundidad
Entre 50 y
125 metros
Temperatura de Trabajo
272 Bajo
Cero °C
Aceleración Conseguida
99,9999999
de la Velocidad de la luz
Campo
Magnético Logrado
100.000
veces el de la Tierra
Grupo de Científicos Argentinos
OBJETIVOS DEL EXPERIMENTO:
Descubrir qué es
realmente la masa.
Descubrir qué es la
materia oscura (que ocupa más del 95% de la masa del
Universo)
Descubrir cuántas son
las partículas totales del átomo.
Descubrir la
existencia o no de las partículas supersimétricas
Descubrir por qué no
hay más antimateria.
Descubrir cómo era la
materia durante los primeros segundos que siguieron al
Big Bang.
EL BOSON DE HIGG:
A una velocidad muy
cercana a la de la luz, dos conjuntos de protones circulan
en sentido inverso: cuando chocan, se generan, brevemente,
partículas enormes. La última que así se descubrió, en el
Fermi, en 1995, llamada quark top, tiene 174 veces la masa
de un protón. Esas partículas, que ya no existen en la
Tierra, existieron en el Universo, en las milésimas de
segundo posteriores al Big Bang; las altísimas energías de
aquellos instantes son reproducidas por el Colisionador.
Así, investigar estas partículas fugaces equivale a
investigar los primeros instantes del Universo.
Pero el propósito no es tanto saber
qué pasó entonces, sino saber qué pasa ahora: poner a prueba las
teorías básicas de la física. Entre aquellas partículas, interesa
especialmente una, llamada bosón de Higgs, que tendría entre 130 y
200 veces la masa de un protón: su existencia es requerida por el
“modelo estándar”, que, de las cuatro fuerzas consideradas
fundamentales en la naturaleza –el electromagnetismo, la gravedad y,
en el interior de los átomos, las fuerzas “fuerte” y “débil”–,
explica todas menos la gravedad.
(ampliar sobre el tema)
El
primer acelerador circular se llamó:
ciclotrón. El físico estadounidense
Ernest O. Lawrence fue galardonado con el Premio
Nobel de Física en 1939 por el invento y desarrollo del ciclotrón, un
dispositivo para acelerar partículas subatómicas.
Lawrence desarrolló el ciclotrón, el primer acelerador circular. Es una especie
de acelerador lineal arrollado en una espiral. En vez de tener muchos tubos, la
máquina sólo tiene dos cámaras de vacío huecas, llamadas des, cuya forma
es la de dos D mayúsculas opuestas entre sí. 
