El 4 de julio del 2012 la
Organización Europea para la Energía Nuclear (CERN) confirmó oficialmente la
existencia de la partícula conocida hasta ese momento solo en el plano teórico como
bosón de Higgs. Pero, que es el bosón de
Higgs?
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| Peter Higgs, Premio Nobel de Física 2013 |
En el año 1964, Peter Higgs,
determinó a nivel teórico el mecanismo con que las partículas elementales
adquieren su masa y, de paso, explicó porque en el universo hay otras partículas
que carecen de ésta, como el caso de los fotones. La clave de su teoría eran los denominados “bosones”,
que carecen de carga eléctrica o color, son muy inestables y se desintegran con
rapidez. El sobrenombre de “Partícula de
Dios” proviene de que, con la confirmación de su existencia, el ser humano está
cada vez más cerca de recrear qué pasó exactamente en el momento en que surgió
el universo, es decir, el Big Bang[1].
Pero antes de proseguir, hablemos
del CERN.
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| Organización Europea para la Energía Nuclear, CERN |
El CERN es el laboratorio de
investigación de física de partículas más grande del mundo y uno de los más
prestigiosos. En su staff de científicos
ya hay siete que han obtenido el premio Nobel de Física por sus investigaciones
allí. Fue fundado en 1954 y se encuentra ubicado en Suiza, muy cerca de la
frontera con Francia. Tiene la
particularidad de que funciona como una organización internacional, por lo que
no está bajo la jurisdicción francesa ni suiza.
Cuenta con 21 estados miembros y recibe anualmente un presupuesto
ascendente a US$1,000 millones.
El éxito del CERN no solamente se
basa por su capacidad de producir resultados científicos de gran interés en el
campo de la física, sino por sus constantes innovaciones. Entre los descubrimientos más importantes están:
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| Representación gráfica del bosón de Higgs |
- El World Wide Web, el cual fue inventado en el año 1990, imprescindible hoy en día como sistema de distribución de documentos a través de hiperenlaces vía Internet.
- La partícula de Dios, o bosón de Higgs, el último eslabón del modelo estándar de física de partículas, y que explica el origen de la materia.
- Las corrientes neutras débiles, cuyo hallazgo permitió unificar dos de las interacciones fundamentales de la naturaleza, el electromagnetismo y la fuerza débil (también conocida como interacción nuclear débil).
- Los bosones W y Z, las cuales son partículas elementales que median en la fuerza débil.
- Los neutrinos ligeros, también denominados “partículas fantasmas”, llamados así por la dificultad de ser detectados, no tienen carga, poca o ninguna masa, y raramente interactúan con otras partículas.
- La antimateria, que es aquella compuesta por partículas que tienen la misma masa que una partícula de materia, pero con la carga eléctrica opuesta, entre otras propiedades. Hasta el año 1995 no había podido ser demostrado de forma empírica, cuando el CERN pudo crear una forma de antimateria llamada antihidrógeno, una versión con carga negativa del hidrógeno. Si una partícula de materia y otra de antimateria se combinan, se aniquilan entre sí, y eso fue demostrado por el laboratorio.
- La violación de la simetría de la paridad de cargas, que permitió explicar porque el universo existe y no se aniquila a sí mismo a pesar de la coexistencia de la materia y antimateria.
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| Mapa del túnel de 27 kms del LHC |
Gran Colisionador de Hadrones
Pero el implemento más importante
con que cuenta el CERN es el Gran Colisionador de Hadrones o LHC, que no es más
que un acelerador y colisionador de partículas, capaz de acelerar protones a la
velocidad de la luz y hacerlos colisionar produciendo altísimos niveles de
liberación de energía, a nivel subatómico, permitiendo de esa forma simular
diversos eventos ocurridos en el Big Bang.
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| Uno de los gigantescos imanes que componen el LHC |
Aunque no es el único acelerador
de partículas que existe, sin lugar a dudas es el de mayor tamaño. Utiliza un túnel de 27 km de circunferencia y
en su construcción trabajaron más de 2,000 físicos de todo el mundo.
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| Tramo del tunel del Gran Colisionador de Hadrones |
En la agenda de trabajo de este
gigantesco laboratorio se encuentra seguir demostrando la existencia de nuevas
partículas que ya han sido previamente descritas a nivel teórico, como los
strangelets[2],
los micro agujeros negros, el monopolo magnético y las partículas supersimétricas.
Entre los datos más sorprendentes
del LHC están los siguientes:
- Este complejo construido a 175 metros de profundidad debajo de la superficie, que costó más de 9,000 millones de dólares, es la máquina hecha por el hombre más grande del mundo.
- Está compuesto por 9,600 superimanes, que son 100,000 veces más potentes que la fuerza gravitacional de la Tierra. Un rayo puede rotar durante 10 horas dentro del túnel, viajando una distancia de 10,000 millones de kilómetros, suficiente distancia como para recorrer todo el Sistema Solar.
- El LHC es capaz en su interior de recrear las condiciones térmicas después del Big Bang, es decir, una temperatura 100,000 veces superior a la del interior del Sol.
- Una parte de la comunidad científica, entre los que se encuentra Stephen Hawking, alberga el temor de que “la partícula de Dios” no pueda ser en algún momento estabilizada y se pueda salir de control, ocasionando un agujero negro que destruya el planeta.
- Hay científicos que albergan la posibilidad de que el LHC permita eventualmente abrir las puertas de otra dimensión, aunque sea por muy cortos lapsos de tiempo, con los consiguientes desafíos que a nivel empírico eso conllevaría. Recordemos que la física teórica plantea la posibilidad de universos paralelos.
- Entre las investigaciones que están en agenda del CERN está la de determinar la naturaleza de la materia y la energía oscura, que se estima que componen el 96% del Universo, y con el LHC pretenden separar la materia oscura de la visible, aunque todavía no está muy claro cuáles serían las consecuencias de hacerlo.
- En el año 2011, el CERN confirmó que logró medir una velocidad superior a la de la luz con neutrinos disparados por el LHC, lo cual, de ser confirmados en posteriores experimentos, echaría por tierra la Teoría de la Relatividad.
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| Representación gráfica de los universos paralelos |
Qué utilidad práctica podemos
sacar de estos experimentos?
Los descubrimientos del CERN
mediante su Gran Colisionador de Hadrones sin lugar a dudas que están empujando
la ciencia física a otro nivel. La
confirmación de la existencia de la “partícula de Dios”, la antimateria, etc., nos
lleva a los umbrales de una nueva Física, tal y como sucedió cuando fue
enunciada la Teoría de la Relatividad por Albert Einstein.
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| Materia y Antimateria, en este caso Hidrógeno y Antihidrógeno |
Sin embargo, al ciudadano común
no deja de surgirle en su mente la inquietud sobre toda esta teoría y los
experimentos del CERN: Para qué sirve todo esto?
En primer lugar, el hallazgo de
nuevas “especies” de partículas abre nuevos horizontes en los campos de la
meteorología, biomedicina, astrofísica, etc.
También, los resultados de las
investigaciones realizadas en el LHC podrían abrir las puertas a nuevas dimensiones
espaciales, encontrar soluciones prácticas para teletransportar materia a
grandes distancias o desarrollar nuevas formas de propulsión que permitan soñar
con viajes interestelares.
En fin, determinar con exactitud
de qué está hecho el Universo, es una forma de también descubrir de qué estamos
formados nosotros mismos. Esa permanente
curiosidad por dominar lo desconocido es lo que nos convierte en seres humanos. Al fin y al cabo, como una vez dijo Carl
Sagan, somos polvo de estrellas cuestionando su propia existencia.
[1]
Teoría científica que afirma que el universo estaba en un estado de muy alta
densidad y a partir de una gran explosión o “Big Bang” empezó a expandirse hace
13,700 millones de años, y que esa expansión continúa todavía al día de hoy.
[2]
Término científico para denominar los pequeños fragmentos que componen la “materia
extraña”, que no es mas que la materia nuclear comprimida más allá de un
límite. En la física teórica, los
strangelets y la materia extraña son los principales componentes de las
estrellas de neutrones, que se caracterizan por tener en su interior una
gravedad muy intensa.
