miércoles, 31 de marzo de 2010

El Colisionador inaugura una nueva etapa en la Física

Imán del Colisionador de Hadrones. Créditos: CERN.

El día de ayer, con la colisión de dos haces de protones con una energía combinada de 7 teraelectronvoltios (Tev), la mayor energía jamás lograda en un acelerador, se inaugura una nueva etapa en la física.

La avalancha de datos físicos de partículas que años atrás se anticipo ha comenzado. "Es una gran día para un físico de partículas", ha expresado Rolf Heur , director del CERN, en un comunicado de prensa."Mucha gente ha esperado por este momento, pero su paciencia y dedicación está empezando a dar frutos".

El inicio del LHC no fue fácil. En septiembre de 2008, se paso del júbilo a la decepción. En sólo una semana, el LHC sufrió una falla mecánica que silencio bruscamente las expectativas creadas.

Varios contratiempos obligaron a un reinicio de operaciones que duro cerca de un año. Con una celebración más moderada volvió a la marcha el LHC e inició uno de los momentos más emblemáticos de la ciencia actual.

"Con energías de colisión rompiendo el récord, los experimentos del LHC han impulsado una vasta región por explorar", añade el físico Fabiola Gianoti, portavoz del experimento ATLAS. "La búsqueda inicia con la materia oscura, nuevas fuerzas, nuevas dimensiones y el bosón de Higss".


Tras horas de retrasos por incidencias técnicas, a las 13:06 (hora local), dos paquetes de protones que circulaban por el anillo de 27 kilómetros del LHC chocaron, evento que fue confirmado por los cuatro detectores (CMS, ATLAS, ALICE y LHCb). Así ha comenzado una nueva era de descubrimientos en la física.

Supersimetría y materia oscura

En los próximos dos años   se tiene una oportunidad real para descubrir partículas supersimetricas, discerniendo la naturaleza de la materia oscura, que constituye un cuarto del Universo.

La supersimetría es una hipótesis que supone que a cada una de las partículas elementales  de la materia, agrupadas en fermiones (quarks) y bosones (foón), posee un compañero supersimétrico bosón o fermión respectivo. De esta forma un quark "arriba" tiene una partícula supersimétrica "s-arriba" y un fotón tiene como compañera un "fotino", partículas que hasta el momento no se han descubierto.


La partícula supersimétrica más ligera se supone es el neutralino, que podría ser la clave para entender la naturaleza de la materia oscura, sin embargo tampoco ha sido detectada. Se espera que los detectores ATLAS y CMS tengan los datos suficientes para duplicar la sensibilidad a partículas supersimétricas establecida hasta ahora (400 Gev). El LHC elevará el rango de detección hasta los 800 GeV

También se explorará la capacidad para encontrar nuevas partículas masivas y dimensiones "extras" (además de las tres conocidas) hasta masas de 2 Tev (del doble de 1 TEV actual), y continuar la investigación sobre la asimetría materia-antimateria para explicar porqué no se aniquilaron de forma mutua en los instantes que siguieron al Big-Bang.

La búsqueda del bosón de Higgs

Además de los descubrimientos potenciales descritos, el LHC buscará el bosón de Higgs, o en el peor de los escenarios descartará que se ubica en determinados rangos de energía. Tal partícula serviría para explicar porque poseen masa las otras partículas elementales y otros aspectos de la estructura de la materia.

Una vez que se hayan "redescubierto" las partículas conocidas del Modelo Estándar, aceptado por los científicos, se iniciara la llamada "nueva física"mediante la búsqueda sistemática del Boson de Higgs.

Mediante el análisis de ATLAS y CMS se explorará un amplio rango de masas, para comprender si el bosón de Higgs tiene una masa cercana a los 160 Gev.  Si posee una mayor o menor masa durante esta etapa no sera posible su detección.

En tanto científicos de todo el planeta esperan los datos que aporte el LHC a través de la red de computación Grid, mención aparte los más de dos mil estudiantes de doctorado que esperan material para elaborar sus tesis.

Después de la primera etapa del Colisionador que ha durado dos años, con su parada técnica, el LHC se detendra para que se le realicé mantenemiento y pueda alcanzar en sus siguientes etapas los niveles de energía para los cuales fue diseñado: 14 Tev. Hasta el momento se opera en ciclos de duración anual.

“Dos años de funcionamiento continuo es mucho pedir tanto para los operadores como los experimentos del LHC, pero valdrá la pena el esfuerzo”, concluye Heuer.

Guido Tonelli, portavoz del CMS, comenta “Todos hemos quedado impresionados con el rendimiento del LHC hasta ahora, y es particularmente satisfactorio ver cómo nuestros detectores de partículas están trabajando, mientras que nuestros equipos de física en todo el mundo ya están analizando los datos. Nos dirigiremos pronto a algunos de los mayores misterios de la física moderna, como el origen de la masa, la gran unificación de las fuerzas y la presencia de la abundante materia oscura en el universo. Espero momentos muy emocionantes frente de nosotros”.

En tanto Jürgen Schukraft, líder del detector ALICE, comenta “Este es el momento que esperábamos y para el que nos hemos preparado. Estamos deseando obtener los resultados de las colisiones de protones, y este año, más adelante, de colisiones de iones de plomo, para darnos nuevas pistas sobre la naturaleza de la interacción fuerte y la evolución de la materia en el Universo temprano”.

Por último Andrei Golutvin, portavoz del detector LHCb, “LHCb está listo para la física. Tenemos un gran programa de investigación por delante de nosotros para explorar la naturaleza de la asimetría materia-antimateria en más profundidad como jamás se había hecho antes”.


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