2012: el año del CERN y el bosón de Higgs


Quizá en el futuro nos acordaremos del año 2012 por el año de los goles de Messi o por el año de Bankia, pero probablemente lo que haga intemporal 2012 sea el descubrimiento del bosón de Higgs por parte de los investigadores del CERN. La  revista Science lo ha proclamado sin lugar a dudas el descubrimiento del año y los medios de comunicación se hicieron eco del descubrimiento llegando a llamar al bosón de Higgs como ¡¡“la partícula de Dios”!!.

Tratar de explicar qué es el bosón de Higgs es muy complicado sin utilizar términos que yo mismo desconozco. Se trata de física bastante avanzada. Por lo tanto quizá sea más fácil y entretenido tratar de explicar lo que significa y el cómo y quienes la han detectado.

La física de partículas trata de explicar nuestro universo desde los elementos más pequeños e indivisibles y las interacciones que entre ellos se generan. Una de las teorías que explican este universo es el Modelo Estándar. Hasta ahora el modelo estándar encajaba bastante bien con todas las hipótesis formuladas, pero faltaba algo. Un científico llamado Peter Higgs supuso que debía de existir una partícula que explicase las interacciones entre las masas de todas las partículas y que daba consistencia al Modelo. Por eso se le llamó Bosón de Higgs. Se suponía que debía de estar ahí pero no eramos capaces de detectarla…

Hasta que llegó el CERN. El CERN es la Organización Europea para la Investigación Nuclear. Establecida en los años 50 en Ginebra fue el origen del centro de investigación actual. Tras muchos descubrimientos se decidió invertir en un acelerador de partículas muy particular, el LHC (Large Hadron Collider o Gran Colisionador de Hadrones). El LHC es probablemente el mayor proyecto de investigación y cooperación realizado por la humanidad, con científicos de centenares de países.Diapositiva2

Físicamente, el LHC es un “tubo” que atraviesa un túnel de 27 kms de circunferencia excavado a más de 100 metros de profundidad. Mediante superconductores gigantes de metales, refrigerados con helio a temperaturas de -270ºC se producen unos campos magnéticos que dan la trayectoria curvada a las partículas y su aceleración. Gracias a cantidades enormes de energía se generan colisiones entre protones e iones pesados que simulan las condiciones del inicio del universo, segundos después del Big Bang). En estas colisiones se buscan nuevas partículas, nuevos fenómenos y nuevos estados de materia.

Algunas de las preguntas a las que se busca responder en las experiencias son:

– Entender el universo.

-¿Por qué algunas partículas pesan más?

– ¿Qué es la materia negra?

– ¿Existen dimensiones múltiples?

– ¿Qué ocurrió momentos después del Big Bang?

¿Cómo se descubren nuevas partículas? A lo largo del LHC existen varios puntos de detección de las colisiones; CSM, Atlas, Alice… En la siguiente foto veréis la cámara vacía donde va instalada el detector CSM. Hay que tener en cuenta que estas enormes “cavidades” están a 100 metros de profundidad y que en la mayor de ellas, el Atlas, cabría la catedral de NotreDame en su interior por ejemplo.

CSM

En los detectores hay “filtros” que permiten identificar tipos de partículas ya que cada una de ellas deja su “firma”. En estos gigantescos detectores se llevan a cabo diversos experimentos. En la siguiente imagen se observa como cada tipo de partícula deja su sello en una de las capas.

Filtros del CSM

Filtros del CSM

Tengo la suerte de tener un familiar que trabaja en uno de esos detectores, el CMS (Compact Muon Solenoide) por lo que pude visitar hace unas semanas sus instalaciones. En esta ocasión el acelerador estaba en servicio por lo que no se tenía acceso al detector en sí. Ver un detector abierto es muy impresionante y tuve, gracias de nuevo a la familia, la suerte de visitar el acelerador de Hamburgo abierto el año 2000 (Synchrothon; http://hasylab.desy.de/). Aunque sólo pudimos acceder en el caso de Ginebra a las salas de racks y de control, la visita siempre merece la pena.

Por cierto la sala de control es muy parecida a la de una refinería. Más números y menos esquemáticos como diferencia.

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Esta es una captura de la pantalla de visualización que usan para identificar colisiones en el CSM. Evidentemente tienen que filtrar ya que no podrían recoger los millones que se producen en cada instante.

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Aquí van algunas fotos de lo que es el “bicho”.

Este es el aspecto del detector CSM del LHC abierto.

Diapositiva4  A continuación algunos de sus componentes: Diapositiva5 Diapositiva6Parece ciencia ficción pero esto es real.

Las preguntas a las que responde el LHC son puramente conceptuales. Nos ayudan a entender mejor el universo pero no buscan una aplicación práctica. Posiblemente tampoco la teoria de la relatividad, por ejemplo, tuvo una aplicación práctica inicial pero años después sí. Lo que está claro es que el CERN es un crisol de científicos de decenas de países donde se forman, se desarrollan tecnologías puntas y donde aflora el conocimiento. Superconductores, Radiación, Refrigeración, Informática… son áreas que se ven beneficiadas de este experimento al llevar sus tecnologías a nuevos límites. Como ejemplo, el sistema de World Wide Web en el que se basa nuestro querido internet fue desarrollado aquí, en el CERN para compartir información entre investigadores.

Y aquí va un video resumen;

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3 pensamientos en “2012: el año del CERN y el bosón de Higgs

  1. Pingback: Nobel de Física 2013: el bosón de Higgs. Explicación desde el CERN por Ignacio Redondo Fernández. | refineering

  2. Hola, buena tarde, tengo entendido que tambien usan electroimanes superconductores, quisiera saber si me puedes ayudar pues necesito conocer cuanto cuesta aproximadamente uno de estos superconductores gigantes y cual es su corriente critica y campo critico. Muchas gracias.

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