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Gran Colisionador de Hadrones (en fácil)


- Profe... Vengo siguiendo las notas que tituló "Universos y Multiverso" pero entenderlas me cuesta "un protón y la mitad de otro". Sé algo sobre los átomos pero no mucho más allá de lo que estudié en la escuela secundaria. Y cuando busco explicaciones en internet caigo en sitios en los que gente que sabe mucho escribe para gente que sabe bastante más que yo y me quedo "en ayunas". ¿Me podría contar "en fácil" de qué me están hablando? (Silvio)

Hola, amigos. Recibo numerosas consultas parecidas a la de Silvio y creo realmente que tiene razón, No siempre se puede explicar desde lo más básico un tema complicado como éste o algunos similares, pero lo voy a intentar. Tomando a Silvio como modelo paradigmático o algo así, trataré de ayudar a instalar unos "escalones" previos a ese nivel en el que andan los físicos por estos días. Estimo que es necesario hacerlo para que muchos comprendan un poco, frente a las explicaciones científicas que logran que unos pocos comprendan mucho. Y que los físicos no se enojen por esto.

Antes que nada, y como digo en la primera clase de un curso de Física a mis alumnos que intentan aprender algo sobre esta bella ciencia, "todo lo que se dice de esta materia a nivel primario o secundario es mentira". Abren sus ojos asombrados ante esto, que era solamente un toque publicitario inicial para interesarlos, y esperan que les aclare algo que sonaba revolucionario y hasta con ribetes de herejía.

Entonces los calmo: "En realidad, la Física y la Química de la escuela son solamente una aproximación inicial a la verdad, una verdad que no se conoce plenamente y que quizá nunca se conozca. Pero vamos a intentar explorar principios que los científicos han ido investigando y que parecen acercarlos a esa verdad final."

Había una vez un algo capaz de producir otros algos. En sí era nada pero tenía un capital: la posibilidad de generar cambios en sí mismo. Y eso, en griego, se llama "energía",

En un punto de ese mar infinito de energía, en poco más de un instante se produjo un cambio, no importa aquí cual. Surgió entonces una perturbación que alteró el mínimo lugar en el que comenzó y, al terminar la misma dejó allí unos residuos. En billonésimas de segundo surgió la que llamamos "masa", forma de la energía original que tiene para nosotros un interés fundamental; todo lo que vemos, incluso nosotros mismos, estamos hechos de ella.

Fue como una explosión enorme o algo parecido, a la que pusieron el nombre de "Big Bang". Rápidamente se produjeron cambios que estabilizaron esos residuos, que eran algo así como pequeñas masas que formaron lo que hoy llamamos "protones" y "neutrones", otras todavía mucho más pequeñas que llamamos "electrones" y un etc. con el que no nos vamos a meter. En un paso siguiente, protones y neutrones, que tenían una masa importante que se tomó luego como unidad, se agruparon en lugares del espacio a los que hoy llamamos núcleos, rodeadas por electrones de muy pequeña masa distribuidos a su alrededor.

¿Vamos bien? Continuemos. Protones, neutrones y electrones tienen particularidades que nacieron en el momento de su formación, un momento que consideramos "cero" porque decimos que ese instante fue también el del nacimiento del "tiempo". Luego del Big Bang comienza la idea de "antes" y "después" porque, para esto que llamamos "universo" no había "antes" antes del Big Bang.

No me digas, Silvio, que esto no es apasionante. El comienzo del universo, al menos de este del que conocemos un poquitito. La billonésima de segundo en la que se formaron todos los protones, neutrones y electrones que existen, el instante en que todos y cada uno de los átomos que andan por aquí se constituyeron ordenadamente para iniciar lo que creemos es y será su historia. Aparecieron los "elementos" (cada modelo de átomo) y los "compuestos" (uniones de átomos que intentan estabilizarse).

Con algunos de esos átomos agrupados vinieron a darse, entre muchísimas otras cosas, unos arreglos que tenían la posibilidad de copiarse a sí mismos y recombinarse para formar el ADN que has estudiado por allí y que es la causa de que seas, y de que seas como sos.  

¿Cómo saber si esta historia tan curiosa que te he relatado tiene al menos algo de cierto? ¿Cómo confirmar que el tiempo y este universo tuvieron un comienzo así? Sencillamente, dando vuelta el reloj, haciéndolo que marche hacia atrás, hacia el comienzo del tiempo, hacia el Big Bang del que te hablé. Porque si llegamos al punto cero podremos recomenzar la explosión y hacer que se repita lo que decimos que ocurrió, o verificar que nunca ocurrió lo que decimos.

Para eso se construyó "la máquina de Dios", sobrenombre que damos al "Gran Colisionador de Hadrones" (LHC).

¿A quiénes llamamos "hadrones"?
"Leptones" y "hadrones" es una clasificación relacionada con la masa. Los leptones son de masa reducida (por ejemplo los electrones) y los hadrones son partículas de masa relativamente grande (por ejemplo los protones y los neutrones). Así que el LHC es un enorme equipo cuya finalidad es acelerar protones para hacer que choquen casi a la velocidad de la luz, se rompan y luego veremos qué hacen para reconstruirse, esperando que sea algo similar a lo que hicieron cuando se puso en marcha el reloj del tiempo.

Concluyamos este resumen mínimo de conocimientos que he intentado explicar "en fácil", mencionando algunas características del colisionador.

El LHC acelera partículas pesadas para hacerlas luego chocar entre sí. De los hadrones posible, en realidad acelera protones hasta lograr energías enormes (hasta 7 TeV, dicen los que saben).
Estas catástrofes provocadas y controladas permiten verificar que toda esta historia de átomos, protones, neutrones, big banes, y demás sea más o menos cierta.

¿A qué velocidad se aceleran los protones en el LHC?

Dentro del colisionador, dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.

El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Usa un túnel de 27 km de circunferencia. Más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción. El primer intento para hacerlos circular por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre del año 2008.

Por una avería hubo que "apagarlo" para volverlo a poner en marcha a fines de 2009.

Este instrumento permitió confirmar la existencia de una partícula conocida como bosón de Higgs (“partícula de la masa”) y quizá permita explicar asuntos tan importantes como por qué la gravedad es tan débil comparada con otras tres fuerzas, qué son los micro agujeros negros, etc.

¿Has visto, Silvio, que el secreto de un profesor es explicar pero el secreto de un buen alumno es preguntar? Espero un mail tuyo para confirmar que esta charla de hoy te ha servido, ¿Y cómo me daré cuenta? Será sencillo. Harás más y mejores preguntas porque del nuevo conocimiento surgen nuevas dudas. Y así todos avanzamos en estas cuestiones de intentar descubrir los misterios del universo, un camino sin fin que nos acerca a alguna inalcanzable verdad.

Será hasta cualquier otra oportunidad. 
Un saludo afectuoso.

Daniel Aníbal Galatro
Noviembre 17 de 2014
Esquel - Chubut - Argentina

¡¡¡ÚLTIMA NOTICIA!!!

EL UNIVERSAL
miércoles 19 de noviembre de 2014 04:28 PM
Ginebra.- El Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN) ha vuelto a revolucionar la ciencia al observar dos nuevas partículas compuestas por quarks, nunca vistas anteriormente.

Esta observación ha sido descubierta por el experimento LHCb del Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

Los quarks son un tipo de partículas elementales, componentes de otras partículas subatómicas, como el protón y el neutrón, y que no existen de manera aislada.

"Es un resultado emocionante. Gracias a la excelente capacidad de identificación de hadrones del LHCb, único entre los experimentos del LHC, hemos sido capaces de identificar una señal muy clara sobre el fondo. Esto demuestra, una vez más, la sensibilidad y la precisión del detector LHCb", dijo, citado en el comunicado, Steven Blusk, de la Universidad de Siracusa, reseñó Efe.

Tras una gran pausa en la que ha recibido mejoras y ajustes, el LHC se está preparando para operar a energías mayores y con haces más intensos.

Está previsto que comience a funcionar de nuevo en primavera de 2015.

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