El laboratorio de física más grande del mundo reveló planes para construir una nueva “máquina de Dios”

El Futuro Colisionador Circular (FCC, por sus siglas en inglés), que permitiría a los científicos explorar la física a energías nunca antes alcanzadas y abrir nuevas posibilidades para comprender el universo, podría estar listo para comenzar a operar recién a mitad de siglo, para luego aumentar su potencia alrededor del año 2070.

Si los 22 miembros de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) aprueban el proyecto y el presupuesto de 20.000 millones de euros, equivalente a cerca de 21.700 millones de dólares, la construcción podría comenzar en la década de 2030.

Fabiola Gianotti, directora general del CERN, presentó este mes un informe con los avances del estudio de vialivilidad del FCC, que estarán finalizados en 2025, y explicó que el objetivo de la construcción del nuevo colisionador es estudiar las propiedades de la materia a la escala más pequeña y al máximo de energía.

Qué es un acelerador de partículas y para qué sirve

Un acelerador de partículas es un dispositivo inmenso que utiliza campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas (como electrones, protones e iones) a casi la velocidad de la luz y hacerlas colisionar con otras partículas o con un objetivo fijo.

Nahuel Vega, Doctor en Física, especialista en aplicaciones de tecnología nuclear, aclaró a TN Tecno que existen dos tipos de aceleradores de partículas, lineales y circulares: “En los primeros, las partículas son aceleradas solo una vez. En cambio, en los circulares las partículas pueden acelerarse progresivamente cada vez que dan una vuelta al acelerador.”

“El LHC o Gran Colisionador de Hadrones está compuesto por aceleradores lineales que inyectan partículas aceleradas a una serie de aceleradores circulares, cada uno más grande que el anterior”, explicó Vega. “Esto se hace por duplicado, es decir, hay un circuito de partículas que giran como las agujas del reloj y otro que gira en sentido opuesto. Cuando alcanzan la máxima energía se las hace colisionar en una sección del acelerador rodeada de miles y miles de detectores. Así se pueden estudiar los distintos fragmentos de esa colisión y entender mejor las interacciones de la materia en una escala pequeñísima”.

Estos carísimos aparatos tienen dimensiones gigantescas: el LHC, construido en un túnel circular de 3 metros de diámetro y 100 metros bajo tierra entre Francia y Suiza, tiene una longitud de 27 kilómetros.

Sus tres objetivos principales son estudiar la estructura fundamental de la materia y las fuerzas que la mantienen unida, comprender mejor el origen y la evolución del universo, buscar nuevas partículas y verificar las predicciones de las teorías físicas.

En 2012, el LHC consiguió un hito histórico al permitir a los científicos del CERN observar el bosón de Higgs por primera vez. Este descubrimiento, también conocido como la partícula de Dios, es una partícula fundamental que se cree que tiene un papel fundamental en el mecanismo por el que se origina la masa de las partículas elementales.

Pero además, los aceleradores son una parte importante de la investigación científica moderna, con aplicaciones en diversos campos. “En Argentina, el más grande que tenemos es el acelerador TANDAR, en el Centro Atómico Constituyentes, que puede acelerar iones pesados”, agregó Nahuel Vega. “Además, en el país se está construyendo el Centro Argentino de Protonterapia, que usará un acelerador circular de protones para atacar tumores, una técnica muy avanzada de radioterapia que pondrá a la Argentina a la vanguardia a nivel mundial”.

¿Por qué se necesita un nuevo y más grande acelerador de partículas?

El FCC, más rápido y poderoso que el LHC, permitiría a los científicos ensanchar aún más los límites de la física. Los expertos esperan que pueda confirmar la existencia de más partículas, que son los ingredientes básicos de la materia, y que hasta ahora solo habían sido teorizadas.

“Desde la década de 1930 en adelante, los físicos buscamos hacer experimentos con aceleradores para entender cómo está formada la materia”, afirmó Vega a TN Tecno. “Sabemos que los átomos tienen núcleos con carga positiva y están rodeados de electrones con carga negativa. Si intentamos acercar dos átomos, al estar rodeados de cargas del mismo signo (negativas) se van a repeler. Si queremos ver la interacción entre dos núcleos, necesitamos acelerar al menos uno de los dos a una energía tal que pueda vencer la repulsión de los electrones que lo cubren. Siguiendo con esta idea, cuanto más intersa es la interacción que buscamos estudiar, más energía necesitaremos”.

Sin embargo, según explica el científico argentino, existen limitaciones físicas respecto a la mayor energía que pueden generar. En líneas generales, cuanta más energía tienen las partículas, más grande tiene que ser el acelerador.

Así, el nuevo dispositivo será más grande y con más potencia que el actual. Estará construido en un nuevo túnel circular de 90,7 kilómetros de largo y 5,5 metros de diámetro y su objetivo de energía sería de 100 billones de electronvoltios, superando ampliamente el récord del actual LHC de 13,6 billones.

El túnel, que se conectaría al LHC, pasaría bajo la región de Ginebra y su lago homónimo en Suiza, para luego orientarse hacia el sur, cerca de la pintoresca ciudad francesa de Annecy.

Gianotti afirmó que el nuevo colisionador será la única máquina que permitiría a la humanidad dar un gran salto en el estudio de la materia. La esperanza es que el FCC ayude a los científicos a resolver algunos de los mayores misterios del universo, como por qué hay más materia que antimateria, en qué consisten la materia y la energía oscuras, si existen dimensiones extra ocultas e incluso cómo podría acabar el Universo entero.

Así, cuando esté en pleno funcionamiento, en la segunda mitad de este siglo, este prometedor acelerador podría hacer revolucionar el conocimiento humano sobre los componentes básicos de nuestro cosmos.

Fuente: TnTecno