En 2008, en las afueras de Ginebra, Suiza, los físicos encendieron el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), el acelerador de partículas más grande del mundo y el experimento científico más costoso jamás desarrollado. Para muchos, el costo y la espera valieron la pena. En 2012, la máquina masiva detectó el Bosón de Higgs, verificando la última pieza importante del Modelo Estándar de física. Pero los investigadores saben que el Modelo Estándar no está completo, ya que ignora cosas como la gravedad y la materia oscura. Es por eso que, el viernes, la construcción comenzó en una importante actualización del LHC, informa Ian Sample en The Guardian, y cuando se complete en 2026, el acelerador más poderoso puede hacer pedazos el Modelo Estándar, o al menos agregar algunos arrugas a la teoría.
La física de partículas es una de las ciencias más complicadas que existen. La mayoría de las personas con un semestre de química en su haber entienden que los átomos están formados por protones, neutrones y electrones. Pero hay mucho más: los protones y los neutrones están formados por quarks unidos por gluones, uno de varios tipos de bosones. Otras partículas elementales, aquellas que los investigadores no creen que puedan dividirse más, incluyen seis sabores de leptones y el Higgs, conocido como un bosón escalar. Luego hay docenas de partículas compuestas de esas partículas elementales, incluidos los hadrones, que están construidos con quarks y gluones, y mesones, hechos de quark y anti-quark.
Si bien la ciencia detrás de las partículas es difícil, es fácil entender cómo los científicos encuentran nuevas partículas o confirman la existencia de partículas teóricas: las aplastan y miran las piezas. Así es esencialmente cómo funciona el LHC, informa la BBC: los investigadores disparan dos haces de partículas entre sí alrededor de un anillo de casi 17 millas de largo a casi la velocidad de la luz. Esos rayos, guiados por potentes imanes, se cruzan, haciendo que las partículas se estrellen entre sí y se rompan en piezas elementales que duran una fracción de segundo. Los detectores muy sensibles captan esos destellos rápidos de lo que constituye nuestro universo.
La BBC informa que la nueva actualización se llamará LHC de alta luminosidad y aumentará la intensidad de esos haces de partículas, aumentando el número de colisiones en un factor de cinco o 10. Para hacerlo, informa CERN, la agencia que administra el LHC, están agregando 130 nuevos imanes potentes que controlarán con mayor precisión el haz de partículas, haciendo más probable que las partículas se estrellen entre sí. También están moviendo algunos imanes y agregando cables superconductores para mejorar la eficiencia del LHC. Todo eso dará como resultado colisiones de cinco a diez veces más, lo que significa que hay más datos para estudiar, y eso ha entusiasmado a los investigadores. "El LHC de alta luminosidad es donde recopilaremos la mayoría de nuestros datos, y en ese sentido es la fase de nuestra exploración lo que nos permite descubrir más sobre el universo", Tara Shears, de la Universidad de Liverpool, que trabaja en el colisionador, le dice a Sample. "Si el LHC hasta ahora nos ha dado una vela para iluminar lo que antes no se veía, el LHC de alta luminosidad nos permitirá iluminar un reflector".
Ryan F. Mandelbaum en Gizmodo informa que se necesita el aumento de poder. Los investigadores esperaban que después de detectar el Bosón de Higgs en 2012, también comenzarían a descubrir otras partículas que podrían completar nuestro conocimiento del mundo cuántico. Pero esos hallazgos han sido esquivos. Los investigadores han encontrado "bocanadas" de nuevas partículas que podrían alterar nuestros modelos actuales, pero un colisionador más robusto ayudaría a hacer detecciones más sólidas. Mandelbaum también dice que podría encontrar nuevas partículas que ayuden a explicar la materia oscura, probar la existencia de nuevas dimensiones y explorar otros misterios profundos en la física.
"Si las anomalías que vemos en el LHC en este momento se manifiestan en los próximos años, lo que bien podrían hacer, lo que veremos con el LHC de alta luminosidad es la física que subyace a esos descubrimientos", Val Gibson, Un profesor de física en Cambridge que trabaja en el colisionador, le dice a Sample. “Eso pondría de cabeza al modelo estándar. Sería totalmente innovador ".
Mandelbaum informa que el aumento de potencia también es necesario para obtener un mejor manejo del Higgs. Aunque se ha detectado, los investigadores no han visto suficiente partícula para estudiarla en profundidad. Al ritmo actual, le tomaría al LHC cien años o más reunir todos los datos sobre el bosón de Higgs. Con la actualización tomará alrededor de diez. “El LHC ahora es un juego de números: necesitamos la mayor cantidad de datos posible. Estudiar el bosón de Higgs después de su descubrimiento en 2012, pero también porque ahora está bastante claro que cualquier otra partícula nueva podría ser rara ", le dice la física Freya Blekman de la Vrije Universiteit Brussel en Bélgica. "Así que necesitamos un montón de datos".
Actualizar la máquina significa que estará fuera de línea durante dos años a partir de 2019, y nuevamente entre 2024 y 2026. Se espera que toda la actualización cueste alrededor de $ 955 millones. Pero si la historia es una lección, puede llevar más tiempo y costar más de lo esperado. El LHC ha estado plagado de excesos de costos y problemas técnicos, que incluyen un par de comadrejas suicidas y una paloma que mastica baguettes y que cada uno dejó la máquina fuera de línea durante varias semanas.
