haciendo un pequeño break paso a explicar en simple español que es el LHC: son las siglas de Large Hadron Collider, o Enrome Colisionador de Hadrones. Sencillamente es un conjunto de aparatos (o "experimentos") que se montaron sobre el LEP (Large Electron-Positron Collider). Pero dediquemos un minuto a analizar el nombre antes de pasar la física teórica.
Large.
Porque es grande, muy grande. El cañon del LEP sobre el que se monto el LHC tiene 27 kilómetros de largo y esta enterrado 100 metros bajo el suelo en las instalaciones del CERN en la frontera entre Suiza y Francia. La planificación de los experimentos llevo algo asi como 20 años y lo vienen construyendo creo que desde hace unos 5 o 6 años. Tendría que chequear mis fuentes. El túnel del cañon además de 27 kilómetros de largo tiene algo asi como 4 metros de ancho, y tiene una gran coleccion de imanes superconductores enfriados por unas 100 toneladas de helio liquido. Porque el conjunto tiene que funcionar a una temperatura 2 grados por encima del cero absoluto. Además tiene una grilla de computadoras trabajando como procesadores distribuidos para los 27 terabytes de datos por dia que van a correr a una velocidad de 300 Gbps por lo que sera la próxima versión de Internet.
Hadron.
porque, a diferencia de su predecesor trabaja con Hadrones. Un Hadron es una partícula que experimenta interaccion nuclear fuerte, y casualmente pueden estar seriamente involucrados en la interaccion nuclear débil. La interaccion nuclear débil mas famosa es la fuerza de gravedad. Son los famosos fermiones (bariones 1) y los mesones y bosones (con numero barionico 0).
Collider.
el truco de los experimentos del LHC es hacer chocar partículas para generar partículas nuevas en entornos controlados. El choque de partículas es algo que se da en nuestra propia atmósfera (o que piensan que son las auroras boreales?), pero para medirlas hay que controlar el entorno. Los protones en el LHC son acelerados hasta los 7 TeV y la idea es que choquen 2 con una resultante neta de 14 TeV, y en el proceso se creen nuevas partículas, entre ellas el tan esperado Boson de Higgs. eV es la sigla de electrón-voltio, y es la velocidad (energía cinética) obtenida por un electrón al pasar por un campo con una diferencia potencial de 1 volt en un entorno de vacio. Es algo asi como 1.6x10-19 Jules. El Jule es 1 Watt por 1 Ampere por un segundo. O muy poco. Asi que 1 eV es muy poco. La T es de Tera, asi que nos quedarían algo asi como 7x1012 eV. Nos siguen quedando muchos ceros atras del punto, asi que en realidad es muy poca energía... para nosotros. Pero para una partícula elemental es demasiado. Tanto que los protones hechos hadrones se destruyen en el proceso.
Pero como somos simples seres humanos limitados por nuestros sentidos y nuestra capacidad de pensamiento, lo unico que podemos ver son los rastros de estas particulas en su interaccion con nuestro mundo durante las milmillonesimas de nanosegundo que dura su vida. Y aqui entran en juego los "experimentos".
El LHC tiene 6 experimentos preparados.
El ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus), que se va a dedicar exclusivamente
al boson de Higgs, el cual solamente se puede detectar por medio de la
interaccion con otras partículas. Este tipo es jodido, porque se va a
meter con el modelo estándar, la teoría de cuerdas, la fuerza de
gravedad, la materia obscura y la energía obscura.
Aca dejo un video con el timelaps de los 5 años de construcción.
CMS (Compact Muon Solenoid), que con unos 21 metros de largo por 16 de ancho tratara de ayudar a ATLAS con el Boson de Higgs, expandir el modelo estándar y ver que pasa cuando chocan iones pesados en alta energía.
ALICE (A Large Ion Collider Experiment) va a dedicarse a la colision de Iones pesados en alta energia.
LHCb (Large Hadron Collider beauty) va a experimentar con choques en alta energia de hadrones pesados formados por quarks bottom, buscando violaciones de carga y paridad.
LHCf (Large Hadron Collider forward) son 2 detectores separados por unos 140 metros que van a juguetear un rato con la física de alta energia de los rayos cósmicos.
Y por ultimo TOTEM (Total Cross Section, Elastic Scattering and Diffraction Dissociation), que si entendí bien va a jugar con fotones en alta energia.
Ahora, por que tanto lio con el Boson de Higgs? Para eso expliquemos un poco que es el "modelo estandar" del que tanto escribi. Sencillamente, el modelo estandar describe 3 de las 4 interacciones fundamentales de las particulas elementales. Mas precisamente las interacciones nucleares fuertes, debiles y la electromagnetica. El modelo estandar predice la aparicion de ciertas particulas, y la que aun no se ha encontrado es justamente el Boson de Higgs. Encontrar esa particula le daria validez al modelo y seria un paso adelante en la teoria de unificacion de las fuerzas fundamentales. Encontrar, o no encontrar es particula es importantisimo para validar todo lo que sabemos sobre las interacciones nucleares. Y si en el proceso se descubre algo nuevo (sobre todo en el campo de la fuerza de gravedad y la teoria de cuerdas) estaremos mas cerca de comprender un poco mas como funcionan las cosas en el mundo de lo infinitamente pequeño.
El LHC se esta enfriando (cuesta bajar la temperatura de algo tan grande a casi el cero absoluto) hasta el veintialgo de octubre, cuando se van a hacer las primeras colisiones, dando por concluido lo que seguramente sera el trabajo de toda una vida de muchos investigadores.
Asi que en lugar de preocuparse por agujeros negros o la materia exótica, disfruten de vivir en una época donde se puede dar una charla de cafe sobre física cuántica...