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CIENCIA

FÍSICA / El CERN está a punto de finalizar la construcción del LHC, el mayor acelerador de partículas del mundo /

El experimento simulará el nacimiento del Universo para detectar los componentes más elementales de la materia

Un ‘Big Bang’ a 100 metros bajo tierra PABLO JÁUREGUI Enviado especial

GINEBRA.– Simular el nacimiento del Universo no es una tarea sencilla. Primero hay que excavar un túnel subterráneo a 100 metros de profundidad, en cuyo interior se debe construir un anillo metálico de 27 kilómetros, enfriado por imanes superconductores cuya función es mantener una temperatura muy fresquita, nada más y nada menos que de 271 grados bajo cero. A continuación, hay que añadir a la receta dos puñados de protones, lanzados al vacío de este tubo subterráneo en direcciones opuestas, y a una velocidad inimaginable que prácticamente debe rozar la de la luz. Es entonces cuando las múltiples colisiones de partículas que se produzcan en el interior del anillo reproducirán las condiciones que existían inmediatamente después del Big Bang, ese descomunal estallido cósmico que dio el pistoletazo de salida a nuestro mundo. Todo esto podría parecer sacado directamente de una película futurista inspirada en la última novela de Arthur C. Clarke, pero no esta-

mos hablando de ciencia ficción. En el corazón de la cordillera del Jura, justo en la frontera entre Francia y Suiza, el Centro Europeo de Investigaciones Nucleares (CERN), está ultimando la construcción del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. Una vez que se instalen todos los componentes de esta faraónica obra científica –cuyo coste total supera los 40.000 millones de euros y ha tardado más de 15 años en construirse–, unos 10.000 investigadores de 500 instituciones académicas y empresas esperan descubrir nuevas claves sobre la naturaleza de la materia y los ladrillos fundamentales de los que se compone el Universo. Cuando el LHC entre en funcionamiento, previsiblemente en los primeros meses de 2008, las partículas que se inyecten en su interior colisionarán aproximadamente 600 millones de veces por segundo, desencadenando la mayor cantidad de energía jamás observada en las condiciones de un laboratorio. Para los impulsores del proyecto, se

trata de una de las aventuras científicas más ambiciosas y apasionantes en toda la historia de la Física. Desde luego, trabajo no les va a faltar a los investigadores de toda la comunidad científica internacional que se dedican a intentar desentrañar las partículas más elementales de la materia: se calcula que cada año, el LHC producirá tantos datos que se necesitaría una pila de CD de una altura de 20 kilómetros para almacenar toda la información generada por sus experimentos. «El trabajo que se lleva a cabo en el CERN constituye una contribución muy importante al conocimiento de la Humanidad para comprender el mundo que nos rodea», asegura Juan Casas, un ingeniero de nacionalidad española –aunque nacido en Colombia y formado en Suiza– que ha participado en el desarrollo del LHC, e hizo de guía en la visita que realizó la semana pasada EL MUNDO a las entrañas subterráneas del CERN. Son sobre todo dos inmensas preguntas, tan antiguas como la curiosidad del Homo sapiens, las que inspiran el trabajo de los científicos y técnicos que trabajan en esta impresionante caverna: ¿De qué se compone la materia de nuestro Universo? Y, ¿cómo llegó a convertirse en lo que es? Nuestro viaje al interior de este espectacular simulador del Big Bang se inicia en el lado francés de la frontera, donde se ubica el Centro de Control del CERN, una gran sala repleta de ordenadores con enormes pantallas (tres para cada operario),

que recuerda un poco a la clásica imagen de los controladores de la NASA en Houston. De hecho, la complejidad de las instalaciones y los experimentos del CERN no es menos impresionante que la de una misión espacial. Aquí es donde, una vez que se ponga en funcionamiento el LHC, los técnicos deberán asegurarse de que todas las condiciones necesarias para la buena marcha del

El objetivo es lograr que los protones colisionen en el acelerador casi a la velocidad de la luz Para que el experimento funcione, es necesario mantener una temperatura de 271 grados bajo cero experimento estén bajo control: por ejemplo, los sistemas criogénicos que deben mantener ese inimaginable frío de 271 grados bajo cero o los campos electromagnéticos que deben asegurar que la aceleración de los haces de partículas recorran los 27 kilómetros del anillo subterráneo a un 99,99% de la velocidad de la luz. Si todo sale como está previsto y se cumplen todas las expectativas de los científicos, se calcula que cada segundo, un protón dará 11.245

vueltas al anillo del LHC. Teniendo en cuenta que cada haz de estas partículas tendrá una duración de 10 horas, se estima que recorrerá un total de 10.000 millones de kilómetros (suficiente para llegar hasta Neptuno y volver). Cuando la impresionante trayectoria de estos protones se compara con los objetos de nuestra vida cotidiana, los resultados que emergen son alucinantes: la energía requerida por el haz de protones al viajar por el acelerador es el equivalente a un coche viajando a 1.600 kilómetros por hora en el carril rápido de una autopista imposible. Otro ejemplo: la cantidad de energía almacenada en los imanes superconductores que mantendrán la temperatura a -271º sería suficiente para derretir 50 toneladas de cobre. El LHC, según nos explican los técnicos en el Centro de Control, está dividido en ocho sectores de 3,3 kilómetros. De momento, sólo se ha logrado el enfriamiento de uno de estos sectores a la temperatura necesaria para llevar a cabo las colisiones que simularán las condiciones del Big Bang. «Aún queda bastante trabajo por delante», reconoce el doctor Casas, «pero esperamos que para finales de este año habremos alcanzado este objetivo en los ocho sectores del acelerador». El Centro de Control del CERN es también donde se vigila durante las 24 horas del día la seguridad de todo el personal que trabaja en sus instalaciones. Al ser preguntado por el peor escenario imaginable,


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FISICA/ Choque de protones el doctor Casas responde: «Lo más grave sería una pérdida del vacío en el LHC que provocaría un escape de helio, con posible riesgo de asfixia». No obstante, Luigi Serio, el ingeniero italiano que coordina el Centro de Control le quita hierro al asunto, asegurándonos que «toda la instalación tiene sistemas automáticos de seguridad muy eficaces que neutralizarían el riesgo de cualquier incidencia». La siguiente parada de nuestro viaje en el tiempo hacia el renacimiento del Universo nos lleva a cruzar la frontera a Suiza para bajar ya a las entrañas de la caverna científica en uno de sus puntos clave: el detector de partículas ATLAS. En total, hay cuatro detectores de este tipo en el CERN –los otros tres se conocen como ALICE, LHCb y CMS–, pero el más grande y potente es el ATLAS. En su interior es imprescindible llevar en todo momento un casco de protección para evitar golpearse con la maraña de tuberías, alambres, grúas y cables que nos rodean por todas partes. Al entrar en la espectacular nave del ATLAS, lo primero que choca es el ensordecedor ruido de los compresores, unos inmensos contenedores que contienen hasta 10.000 litros de helio líquido. «Lo que hacemos aquí es comprimir el helio para expandirlo y enfriarlo», explica el ingeniero holandés Herman Ten Kate, nuestro guía en esta parte de la visita. «Éste es uno de los procesos fundamentales que llevamos a cabo para lograr el frío que necesitamos para realizar con éxito los experimentos del LHC», asegura. Durante nuestro recorrido del ATLAS, que aún se encuentra en construcción,

somos testigos de la impresionante odisea de ingeniería que supone la instalación de las inmensas piezas de este gigantesco mecano subterráneo. De repente, nos quedamos anonadados al ver cómo una grua inicia el traslado de una gigantesca estructura hexagonal que a lo largo de los próximos días se introducirá por una cavidad circular para descender 90 metros e instalarse en las tripas del detector. «A esa pieza ya le quedan pocos días para estar en su sitio», nos asegura Ken Tate sin inmutarse, evidentemente acostumbrado a ver este espectáculo todos los días. A continuación, llegamos al momento culminante de la visita: el ascensor en el que descendemos 90 metros a la estructura central del ATLAS, donde nos quedamos estupefactos ante los inmensos anillos

metálicos en sus extremos, que ascienden a una altura de 25 metros. El objetivo del ATLAS, como de los demás detectores, será identificar las partículas desconocidas que surjan de las colisiones de protones que se produzcan en el interior del anillo del LHC. Se trata de una aventura científica comparable a la de los locos pioneros que buscaban oro en el Oeste americano. «Hay que tener mucha paciencia para encontrar lo que buscamos», nos dice Ten Kate. «La realidad es que el 99,9% de lo que detectemos no nos va a servir para nada, pero al final esperamos comprender mucho mejor la naturaleza esencial de la materia».

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Vea un especial sobre el acelerador de partículas del CERN con vídeos y un gráfico interactivo en: www.elmundo.es/

A la caza de ‘la partícula de Dios’ ¿Qué esperan encontrar los científicos del CERN cuando dentro de unos meses empiecen a analizar las brutales colisiones de protones en el interior del LHC? Sin duda, el tesoro más buscado será el llamado bosón de Higgs, una partícula que predice el modélo teórico actual de la Física, pero para el que hasta ahora no existe evidencia alguna. Se supone que este ‘ladrillo’ fundamental del cosmos –cuyo nombre proviene del físico escocés que propuso su existencia en 1964, Peter Higgs– es crucial para comprender cómo la materia adquiere su masa. Precisamente por la trascendencia que tiene para desentrañar la naturaleza

del Universo, algunos científicos también se refieren a ella como ‘la partícula de Dios’. John Ellis, uno de los investigadores del CERN, considera que «si no la encontramos, esto supondría que todos los que nos dedicamos a la Física teórica llevamos 35 años diciendo tonterías». Su colega holandés, Herman Ten Kate, se atreve a predecir que, teniendo en cuenta la potencia del LHC, «creo que nos bastarán ocho meses para detectarlo». ¿Y si al final no lo consiguen y se viene abajo la teoría actual? «Bueno, tampoco pasa nada, será muy divertido empezar otra vez desde el principio», responde este científico entre carcajadas.

APUNTE LEGO / JULIO MIRAVALLS

La esperanza nuclear Es lo más políticamente incorrecto que se puede hacer: vincular las palabras «nuclear» y «esperanza», cuando la rima automática y popularizada se hace con «amenaza». Pero hay antítesis inevitablemente complementarias. Sin la «amenaza nuclear» convertida en muletilla de uso común, seguramente no se habrían dedicado tantos recursos y esfuerzos de investigación en los últimos años a las energías alternativas. Sin embargo, hay que calcular lo que significa prescindir de los combustibles fósiles sin reemplazarlos por otros mecanismos de producción energética masiva y no dependiente de fenómenos naturales. La civilización que conocemos está necesitando alguna otra respuesta nueva. La energía nuclear tiene ahora flagrantes inconvenientes: los residuos radiactivos y la inestabilidad y riesgo inherentes a la reacción en cadena. Pero la fisión atómica no es el único camino. La fusión nuclear no requiere combustible radiactivo (nada de uranio, plutonio...) no produce residuos, ni hay reacción en cadena. Sólo falta encontrar el modo de producirla de manera que pueda ser razonablemente explotada. Por eso hay que poner las máximas esperanzas en todo lo que puede salir de un centro de investigación pura, como el CERN, cuya materia de trabajo es pro-

piamente la esencia nuclear de la materia, la física de partículas, a la que también se denomina como «física de altas energías». El movimiento de mínimas partículas en el mundo subatómico implica ingentes cantidades de energía, en el desarrollo de procesos cuya verosimilitud encaja por ahora en el ámbito de la abstracción teórica. Comprobar que son reales, comprender cómo ocurren y aprender a manejar semejantes fuerzas puede abrir puertas inimaginables. Pero además, una institución como el CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, en su denominación original) es, ante todo, un potentísimo polo magnético que atrae y reúne brillantes inteligencias con la misma fuerza que un agujero negro retiene la luz. Y de ahí puede salir cualquier cosa. Como, por ejemplo, la herramienta más poderosa para moldear la sociedad moderna. La red de internet la inventaron en las universidades de California y Utah, pero fue reinventada decisivamente por el profesor Tim Berners Lee en los laboratorios del CERN, cuando en 1989 desarrolló el World Wide Web, que es hoy para la mayoría de los usuarios el sinónimo de la propia Red.

Un 'Big Bang' a 100 metros bajo tierra  

El Prisma de Bronce al mejor artículo periodístico de divulgación publicado en 2007 fue para Pablo Jáuregui, por este reportaje publicado en...

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