El LHC se despierta para comenzar la caza del Universo más desconocido

 El corazón del LHC, instalado en Ginebra

El mayor acelerador de partículas del mundo calienta motores tras dos años de reparaciones. Halló la «partícula de Dios» y ahora busca la materia oscura

En febrero de 2013, y tras el histórico descubrimiento del bosón de Higgs, la última pieza del Modelo Estandar de la Física, el mayor acelerador de partículas del mundo fue «desconectado» para ser sometido a una complicada y larga «operación quirúrgica». 

Durante los dos últimos años, en efecto, prácticamente todos los sistemas y experimentos del LHC han sido mejorados, aumentados, actualizados y perfeccionados. Durante su segunda fase de actividad, que comienza ahora, el gran acelerador será capaz de alcanzar energías de colisión de hasta 13 TeV (teraelectronvoltios), prácticamente el doble de la potencia de la fase anterior (7-8 TeV). Y eso implica que podrá cruzar, por vez primera, una puerta hacia terrenos absolutamente desconocidos. 

La cacería, pues, se reanuda. Y con objetivos mucho más ambiciosos que cualquiera de los conseguidos hasta ahora. ¿La razón? El bosón de Higgs era, hasta cierto punto, una consecuencia lógica de todo lo que ya se sabía. De alguna forma, el Higgs «tenía que existir» para que el Modelo Estandar, el «catálogo» de todo lo que se sabe sobre los componentes de la materia, fuera válido. La existencia del Higgs fue predicha hace ya décadas, igual que muchas de sus características. Su «casilla» en el Modelo Estandar ya existía y se trataba de ser capaces de encontrar, en los experimentos del LHC, una partícula que encajara con las predicciones teóricas.

En las puertas de la nueva física

Pero ahora la cosa es muy diferente. De hecho, las nuevas capacidades del gran acelerador suponen, por primera vez, la posibilidad de adentrarse en un terreno totalmente nuevo y desconocido. Ni siquiera los físicos más brillantes se atreven a asegurar qué podría haber «al otro lado», ni qué clase de sorpresas nos encontraremos al cruzar el umbral de lo que muchos ya denominan «nueva Física». «Lo más excitante -dice por ejemplo Rolf Landua, físico del CERN- es que realmente no sabemos lo que vamos a encontrar».

No olvidemos que el Modelo Estandar es una teoría que explica (y con grandes éxitos, por cierto), solo la materia ordinaria, esa de la que está hecho todo lo que podemos ver, desde nosotros mismos a los planetas, estrellas y miles de millones de galaxias que existen «ahí fuera». Sin embargo, la Física sabe también que la suma de toda esa materia visible apenas si da cuenta de algo menos del 5 por ciento de la masa total del Universo. Lo cual nos deja con un enorme 95 por ciento del que aún no sabemos prácticamente nada.

El 70% de la materia del universo es totalmente desconocida

Ahí está, por ejemplo, la materia oscura, esa «otra» forma de materia que, a diferencia de la ordinaria, no emite ningún tipo de radiación y resulta, por lo tanto, indetectable para cualquiera de nuestros instrumentos. Conocemos su existencia solo por los efectos gravitatorios que provoca en la materia ordinaria, la que sí podemos ver, ya que la obliga a moverse de formas que no pueden explicarse solo por la influencia de lo que vemos a su alrededor. 

Los cálculos más recientes, basados en los movimientos «anómalos» de decenas de miles de galaxias, apuntan a que la materia oscura es cinco veces más abundante que la ordinaria, y que por sí sola da cuenta de cerca de otro 24 por ciento de la masa del Universo. Lo que sumado a «nuestro» 4,5 por ciento supone algo menos del 30 por ciento del total. El restante 70 por ciento resulta, si cabe, aún más misterioso, y los investigadores lo atribuyen a la existencia de una «energía oscura» de la que nada sabemos aún.

Partículas supersimétricas

Durante esta segunda etapa de actividad del LHC, pues, los físicos buscarán pruebas de esa «nueva Física» capaz de explicar, por lo menos, una parte de lo que hay «más allá» del Modelo Estandar. Ya existen algunas ideas al respecto, y quizá la más popular de todas sea la (por ahora hipotética) existencia de partículas «supersimétricas». La supersimetría puede considerarse como una «extensión» del Modelo Estandar.

Conocida como Susy por sus siglas en inglés (Supersymmetry), la Supersimetría es una hipotética forma de simetría del Universo según la cual las propiedades de las dos familias fundamentales de partículas (fermiones y bosones) podrían estar relacionadas. Los fermiones son las partículas básicas de la materia: quarks (que se unen para formar protones) y leptones (como el electrón), mientras que los bosones (como el fotón) son las partículas que transmiten la unidad mínima de las fuerzas fundamentales de la naturaleza (electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y gravedad). 

Si las teorías supersimétricas son correctas, todas las partículas de cada una de las dos familias (fermiones y bosones) deberían tener una «compañera supersimétrica» en la otra familia. De forma que cada fermión tendría una «supercompañera bosón» y viceversa.

Todas las «supercompañeras» de los fermiones, pues, serían bosones, y se las conoce por el mismo nombre al que se añade la letra «s» (la «supercompañera» del electrón sería el «selectrón»). De la misma forma, todas las «supercompañeras» de los bosones serían fermiones, aunque en este caso a sus nombres se les añade la terminación «ino» (la supercompañera del fotón, por ejemplo, sería el fotino).

Aunque aún no se ha podido comprobar experimentalmente, la Supersimetría ha demostrado, en teoría, ser capaz de resolver algunos de los problemas a los que se enfrenta la Física, y además proporciona buenos candidatos para explicar la materia oscura. 

Sin embargo, el hecho de que hasta ahora ningún experimento haya logrado producir partículas supersimétricas ha supuesto que un buen número de físicos piensen que sería mejor abandonar esa teoría y buscar en otra parte. Muchos otros, sin embargo, están convencidos de que en esta segunda etapa, la potencia duplicada del LHC conseguirá, por fin, sacarlas a la luz.

El gluino podría ser la primera partícula supersimétrica en aparecer

El hallazgo, según ha declarado a la BBC la profesora Beate Heinemann, portavoz del experimento Atlas del LHC «podría producirse este mismo año, tal vez a finales del verano, si tenemos mucha suerte». Algunos apuntan incluso a que la primera partícula supersimétrica en aparecer será el «gluino», la «supercompañera» del gluón, que es la partícula (un bosón) portadora de la fuerza nuclear fuerte, la que permite a los quarks estar unidos para formar protones y neutrones.

Los cálculos, en efecto, indican que el nuevo rango de energías del que será capaz el LHC coinciden con los dominios en los que los teóricos creen que el gluino podría manifestarse como producto de las colisiones dentro del acelerador.

También podría aparecer el neutralino, una «superpartícula» que los investigadores han propuesto como firme candidato a ser el principal constituyente de la materia oscura. Incluso el bosón de Higgs podría tener su propia partítula supersimétrica, lo cual, en palabras del director general del CERN, Rolf Heuer «puede que esconda muchas puertas cerradas que pueden ser abiertas hacia una nueva Física, a una mejor comprensión del Modelo Estándar... pero también más allá de ese modelo».

Completamente de acuerdo se muestra también el físico británico Stephen Hawking, quien en una reciente conferencia aseguró que «creo que el descubrimiento de las parejas supersimétricas de las partículas conocidas revolucionará nuestra comprensión del Universo».

Por supuesto, también existe la posibilidad de que, después de todo, las partículas supersimétricas finalmente no aparezcan. Y eso es algo con lo que los físicos cuentan. «Entramos en terreno desconocido y todo es posible allí -asegura el físico John Ellis, uno de los diseñadores del LHC-. Descubramos o no la supersimetría, existe el potencial para descubrir todo un espectro de nuevas partículas en el LHC».

JOSÉ MANUEL NIEVES

http://www.abc.es 

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