En busca del origen del universo

Hoy es el gran día. Unos minutos después de las nueve de la mañana se intentará hacer circular por primera vez un haz de partículas por el gigantesco círculo que forma el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el más potente acelerador de partículas jamás construido, en una experiencia que se podrá ver incluso a través del sistema Eurovisión. A partir de este momento, los científicos irán avanzando hasta lograr a lo largo de este mes la aceleración y colisión de haces a una energía cada vez más elevada. Si todo va bien, en los próximos dos años se avanzará hasta llegar a los niveles operativos que, dicen sus creadores y operadores, nos permitirán entender mejor el el origen del universo. ¿Qué ocurrió segundos después del 'Big Bang', ¿cómo se creó la primera materia y por qué tiene masa? En definitiva, ¿por qué estamos aquí?

El acontecimiento de este 10 de septiembre se concibió en la década de 1980, cuando un grupo de científicos del CERN (siglas en francés de la Organización Europea para la Investigación Nuclear) empezaron a diseñar un acelerador capaz de hacer chocar partículas a una velocidad nunca antes alcanzada en la Tierra. El proyecto se aprobó en 1994 y empezó a construirse en 1998. Su objetivo es acelerar y colisionar haces de protones y, de modo secundario, haces de núcleos de plomo. Las colisiones se registrarán en seis detectores, llamados «experimentos» por los científicos del CERN, que medirán distintos aspectos de las colisiones.

Inventados por el físico estadounidense Ernest Lawrence, los aceleradores de partículas son cañones que utilizan electroimanes para acelerar las partículas y hacerlas colisionar. Gracias a ellos, se han descubierto, entre otros, las partículas elementales llamadas quarks y la antimateria. El LHC es el mayor acelerador de partículas jamás construido, lo que significa que podrá impartir más energía a las partículas y por tanto conseguir que choquen a una velocidad cercana a la de la luz. El acelerador en sí es un anillo al vacío alojado en un túnel de 27 kilómetros de circunferencia por debajo de la frontera franco-suiza, con 1.232 imanes para guiar los haces de partículas, 392 para mantener el haz enfocado y más de 6.000 imanes superconductores enfriados casi al cero absoluto para acelerar las partículas. Todo ello convierte al LHC en el mayor experimento de física de la historia y en la mayor máquina construida.

La energía que el LHC impartirá a las partículas es minúscula comparada con las energías del mundo a la escala en el que nosotros vivimos, pero precisamente porque se aplica a objetos tan pequeños como los protones y los núcleos de plomo, éstos pueden alcanzar velocidades tales que permitirán recrear a escala diminuta condiciones similares a las que hubo en el universo algunos segundos después de que ocurriera el 'Big Bang' que le dio origen.

Lo que podemos aprender

Los científicos a cargo del LHC buscan responder preguntas fundamentales de la física actual. La colección de teorías que tenemos hoy se conoce como 'modelo estándar' y, aunque explican gran cantidad de fenómenos, tienen huecos importantes que los físicos buscan cubrir con experimentos como las colisiones que se llevarán a cabo en el LHC.

EL BOSÓN DE HIGGS

El 'modelo estándar' no explica por qué la materia tiene masa. Los científicos han postulado una partícula elemental teórica -el bosón de Higgs-, que sería responsable de que las otras partículas tengan propiedades como su masa. El hallazgo del bosón (o de los bosones) de Higgs confirmaría el 'modelo estándar' y llenaría algunos de sus huecos, además de que permitiría avanzar hacia la Gran Teoría Unificada o 'teoría de todo'.

LA SUPERSIMETRÍA

El modelo estándar tampoco describe unificadamente las cuatro fuerzas fundamentales del universo, especialmente por las particularidades de la gravedad respecto de las otras tres: la electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil. Se cree que existen partículas masivas que corresponden de modo 'simétrico' a las partículas que ya conocemos, lo que se llama 'supersimetría'. El LHC podría probar la existencia de partículas supersimétricas.

LA 'MATERIA OSCURA'

El comportamiento del universo indica que la materia visible responde únicamente por 4% de la masa del universo, por lo que formas desconocidas de materia y energía, serían responsables del 96% restante. 'Materia oscura' y 'energía oscura' denotan algo de lo que ignoramos todo, salvo su existencia y su masa. El LHC podría permitirnos entender la naturaleza de la materia oscura.

LA ANTIMATERIA

Nuestras teorías dicen que la materia y la antimateria (partículas idénticas a las que forman nuestro universo, pero de carga opuesta) deben haberse creado en las mismas cantidades al momento de producirse el 'Big Bang'. El LHC ayudará a explicar por qué sólo vemos materia y nada de antimateria.

LOS QUARKS

Los quarks son las partículas elementales que forman otras partículas como los protones y neutrones. El LHC permitirá medir de manera más precisa la masa de los quarks y aproximarnos a la comprensión de los propios quarks y de su composición interna.

Pero quizá lo más atractivo de un experimento tan ambicioso como éste es que se trata de un esfuerzo multinacional en el que participan activamente miles de científicos, muchos de ellos Premios Nobel de Física, y que seguramente ofrecerá conocimientos inesperados, respuestas curiosas y nuevas preguntas sobre nuestro universo. Lo que no conocemos es mucho más de lo que ya hemos logrado conocer y además, como dijera el biólogo evolutivo J.B.S. Haldane, «el universo no es sólo más extraño de lo que imaginamos, es más extraño de lo que podemos imaginar».