| Los Físicos del CERN se Vuelven Constructores de Cavernas (Francia) |
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Mensaje enviado por Annie Marchegay de la Embajada de Francia en México.
Jueves 20 de junio de 2002 (Le Monde)
Para horadar los secretos bien guardados de la
naturaleza, en particular los orígenes de la masa, los
investigadores van a instalar en una gruta un enorme
detector de partículas.
Génova, de nuestro enviado especial.
Se entra aquí como a una catedral. Lleno de humildad.
Aplastado por las proporciones de esta cripta de
hormigón gris de 40 m de altura, 55 m de longitud y 35
m de ancho. Una nave inmensa donde podría alojarse el
Arco del Triunfo a cambio de un muy leve tratamiento
de adelgazamiento. En los muros, ninguna apertura.
Estamos a 100 m de profundidad en la tierra de Gex, en
los suburbios de Ginebra. Sólo los proyectores que
lanzan una luz directa sobre las escobas y palancas de
los obreros y las máquinas que preparan los hierros de
una espesa losa de hormigón. Un largo túnel, cuyos
extremos se pierden en las entrañas de la Tierra,
atravieza esta gruta de lado a lado. En lo alto, una
cúpula lisa, sin alma ni decoración, suspendida con
cables de acero, cierra el complejo. "Una proeza
técnica", insisten, muy orgullosos, los propietarios
del lugar, señalando al mismo tiempo los dos pozos de
acceso que suben a la superficie.
En abril de 2003, esta caverna estará terminada. Lista
para acojer a un nuevo dios: Atlas, imponente equipo
de medida destinado a sondear las propiedades todavía
escondidas de la materia. Un voluminoso cilindro de
metal de varios miles de toneladas, con la altura de
un edificio de 5 pisos, repleto de imanes
superconductores, de cables, de componentes
electrónicos y de microprocesadores, que encierran un
reservorio, el calorímetro - lleno de varias toneladas
de argón líquido superfrío. Mil ochocientos físicos e
ingenieros de 34 países han sido invitados a concebir
y realizar las piezas de este monstruo - otros dos,
CMS y Alice, están en preparación - fabricado para el
Laboratorio Europeo para la Física de las Partículas
de Ginebra (CERN) [por las siglas francesas del Centro
Europeo de Investigaciones Nucleares]. Su función:
analizar los haces de partículas producidas por el
Gran Colisionador Hadron [LHC por sus siglas en inglés
"Large Hadron Collider"], seleccionarlas, retenir
solamente las más interesantes e identificar el rastro
de nuevas partículas o de aquéllas en las que se
desintegran.
Actualmente, los primeros elementos del detector
Atlas, en cuya concepción participaron activamente
grupos francess del IN2P3/CNRS (Marsella, Grenoble,
Annecy, Clermont-Ferrand, Orsay y París) y del CEA
(Dapnia), están siendo probados y ensamblados. Una vez
verificado, el conjunto deberá ser encaminado en
piezas separadas a la cripta por los pozos de
descenso, después ensamblado en razón de los heces de
partículas que producirá el LHC, un colisionador de
protones de 27 Km de circunferencia (comparable al
tamaño del periférico parisino) que será sin duda el
último de su especie. El conjunto será operacional en
2007, con dos años de atraso en relación al calendario
inicial.
Hasta entonces, los casi seis mil físicos que
frecuentan esporádicamente el CERN deberán esperar y,
cuando puedan, trabajar en otras grandes máquinas como
el Tevatron estadounidense del Fermilab en Chicago
(Illinois, EUA). Pero su impaciencia sólo será más
estimulada porque esperan, con las diferentes
experiencias del LHC, de las cuales en primer lugar
Atlas, cruzar nuevas fronteras en la comprensión de
los mecanismos íntimos de la materia. Dos cuestiones
fundamentales los agitan actualmente, explica
Jean-Jacques Aubert, director del IN2P3: el origen de
la masa y el descubrimiento de elementos que podrían
confirmar la validez de una teoría, la supersimetría,
llamada ocasionalmente SUSY [por el francés SUper
SYmétrie], que podría explicar mejor la verdadera
naturaleza del mundo.
En efecto, nuestra concepción actual del Universo es
incompleta. La teoría que los físicos utilizan más
frecuentemente para describirlo, el modelo estándar,
"deja sin resolver varios enigmas", precisa el CERN.
¿Por qué las partículas elementales tienen masa? se
interrogan los físicos. ¿Por qué esta masa es
diferente de una partícula a otra? Las cuatro grandes
fuerzas que comandan el Universo ¿son son que
diferentes manifestaciones de una fuerza única que
existía en los primeros instantes del mundo? ¿Por qué,
en fin, la antimateria parece haber desaparecido del
Universo?.
"De todas estas cuestiones, la de la masa es la más
inquietante", insisten en coro Jean-Jacques Aubert y
el Director General del CERN, Luciano Maiani. ¿La
solución? La posible existencia de una partícula, el
bosón de Higgs, y de un campo que baña todo el
Universo, el campo de Higgs, imaginados ambos en los
años 1960 por el físico británico Peter Higgs para
explicar cómo la masa viene a las partículas.
Inteligente, pero no evidente para el profano. A no
ser que una analogía propuesta por los grupos del CERN
puedan ayudar a comprenderla.
Difícil de Capturar
Imaginen, dicen, una sala llena de físicos que
conversan tranquilamente. Entra una estrella de la
Física. Un premio Nobel por ejemplo. Inmediatamente se
crea a su paso una perturbación. Un número creciente
de admiradores lo rodea, lo que frena su
desplazamiento. De cierto modo, la estrella sofocada
bajo este ramillete de admiradores adquiere masa como
lo haría, concluye el CERN, una partícula al
desplazarse en un campo de Higgs. De la misma manera,
si un rumor llega a los físicos reunidos en la misma
sala, un cierto número de entre ellos se van a reunir
para discutirlo. Este grupo será entonces, para el
mundo de las partículas elementales, el equivalente al
bosón de Higgs.
Encontrar este bosón equivale a confirmar la
existencia del campo que lleva su nombre y abrir
nuevas puertas en el mundo de lo infinitamente
pequeño... Lamentablemente, el "Higgs" no se deja
atrapar. Hasta hoy, todos los que han intentado
atraparlo en sus redes han fracasado por la falta de
un acelerador de partículas suficientemente poderoso,
porque el famoso bosón sólo aparece en energías muy
elevadas. Durante el verano de 2000, los grupos del
CERN creyeron distinguir señales de su existencia en
los haces de partículas producidas por el Gran
Colisionador Electron-Positron (LEP por sus siglas en
inglés) del CERN. El mismo que el LHC va a sustituir.
Aparentemente fue una falsa alarma que permitió, sin
embargo, precisar el campo - o mejor dicho la masa
medida en GeV (Gigaelectronvolts) - donde el "Higgs"
podría encontrarse. Un campo - más grande que 115 GeV
y menor de 400 GeV - accesible mañana al futuro LHC
europeo y accesible hoy al Tevatron estadounidense.
La tarea no será fácil para los investigadores.
Tendrán que extraer de los haces de partículas
producidas por el choque frontal de dos haces de
protones del LHC algunos signos ínfimos e indirectos
que traicionen la posible presencia de un bosón de
Higgs. Y esto 40 millones de veces por segundo tanto
en la experiencia Atlan que en la experiencia CMS.
"Toda la dificultad, subraya Jean-Jacques Veillet,
físico del Laboratorio del Acelerador Linear de Orsay
(LAL), es saber muy rápidamente eliminar los haces sin
interés, y hay muchos, para no quedarse más que con
aquellos que valdrán la pena".
Cuando se sabe que uno de los escenarios de
desintegración retenidos para el famoso bosón es sólo
de un evento por hora, se entiende mejor lo que quiere
decir buscar una aguja en un pajar. "Lo que se nos
pide, confirman Jean-Jacques Aubert y su director
adjunto científico, Guy Wormser, es también de poder
descubrir nuevas cosas de las que no se sabe qué
formas podrían tomar. Es por ello que Atlas es un
detector "generalista". Se mide lo que entra, se mide
lo que sale del detector y se intenta, a partir de
estos datos, reconstruir la historia de la colisión. Y
se recomienza. Sin cesar. Con la esperanza de que el
bosón de Higgs haya pasado por allí..."
Jean-François Augereau
Tres familias, cuatro fuerzas
El mundo de las partículas, tal como lo conocemos hoy,
está constituido por tres familias de cuatro miembros.
La primera, compuesta de dos quarks, un electron y un
neutrino, basta para satisfacer a toda la materia
ordinaria. Las otras dos familias, cuyos miembros son
más masivos, sólo existen en condiciones muy
especiales, aquéllas que presidieron el nacimiento del
Universo o aquéllas que son reproducidas en los
grandes aceleradores. Estas partículas se pegan unas a
otras por dos fuerzas. Estas, en número de cuatro -
gravitación, fuerza fuerte, fuerza electromagnética y
fuerza débil -, son "cargadas" por otras partículas,
de las cuales algunas faltan por descubrir
(gravitación) y otras ya fueron identificadas
(gluones, fotones, bosónes W y Z). Los modelos
teóricos utilizados por los físicos para describir el
mundo preveían que las cuatro fuerzas fundamentales
sólo son cuatro manifestaciones de una fuerza única
que existía en los primeros instantes del Universo.
Actualmente, sólo las fuerzas electromagnéticas y
débiles han sido unificadas. Uno de estos modelos, el
modelo estándar, siempre vio sus predicciones precisas
confirmadas por los resultados experimentales. Otro
modelo intenta hoy en día completarlo englobándolo en
un esquema teórico más amplio: la supersimetría que
los instrumentos Atlas y CMS van a intentar confirmar.
La energía del mosquito
Los físicos tienen por costumbre describir según su
masa las partículas que observan. Una masa muy extraña
que no considera las unidades que nos son familiares
como el gramo y sus submúltiplos, sino la energía que
se ha tenido que gastar para crearla o que ella libera
durante su desintegración. En este mundo de lo
infinitamente pequeño, la unidad de base es el
electronvolt o eV que se declina en megaelectronvolt o
MeV (un millón de eV), gigaelectronvolt o GeV (mil
millones de eV) y teraelectronvolt o TeV (un billón de
eV). El último acelerador de partículas del CERN, el
LEP, al cual el LHC va a sustituir en el túnel de 27
Km que le fue excavado bajo la frontera franco-suiza,
cerca de Ginebra, producía haces de electrones de 100
GeV. El LHC, que acelera los haces de protones, les
comunicará una energía de 7 TeV. Una energía al mismo
tiempo colosal e irrisoria. Un TeV representa más o
menos la energía cinética de un mosquito. Pero
concentrada en una partícula un billón de veces menor,
ella se convierte en un proyectil formidable para
sondear la materia.
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Fuente :
Juan Antonio Montaño Hirose
AME (Asociación de Montañismo y Exploración, UNAM)
NSS (National Speleological Society, Inc.) nº 47838
UMAE (Unión Mexicana de Agrupaciones Espeleológicas)
Este documento fue obtenido en el Foro Iztaxochitla, por Juan Antonio Montaño Hirose.
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