- El proyecto para construir el sustituto del LHC que descubrió el bosón de Higgs entra en la fase final
Vista del interior de uno de los detectores de partículas del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN en Ginebra, Suiza. CERN
El bosón de Higgs era la última pieza del puzzle que compone el Modelo Estándar de la Física. Su hallazgo en 2012 se publicó con una certeza de cinco sigmas, es decir con un 99,9% de probabilidades de que se trate del verdadero bosón de Higgs del Modelo Estándar. Así que aún falta completar el análisis de sus propiedades para asegurar al 100% que se trata de la esquiva partícula y no de otro tipo de bosón. Pero si la ronda de colisiones que se están produciendo hoy en día en el LHC (el Gran Colisionador de Hadrones del CERN de Ginebra) confirma los resultados, se podría dar por cerrado el marco conceptual que rige la física conocida.
Pero eso sólo explicaría el 5% del Universo. El 95% restante son preguntas abiertas que aún no sabemos contestar: ¿Qué es la materia oscura? ¿Por qué existe una asimetría entre la materia y la antimateria? ¿Qué es la energía oscura que supone el 70% del Cosmos?… Para responder a esas cuestiones los físicos necesitan aceleradores capaces de imitar lo más posible las condiciones que se dieron instantes después del Big Bang, cuando las colisiones de partículas se producían con una energía inmensa.
Por ese motivo, el siguiente proyecto que está desarrollando el CERN (el laboratorio europeo de física de partículas) busca multiplicar casi por 10 la energía del acelerador actual, aumentando desde los 13 TeV hasta los 100 TeV. De acuerdo con la más que célebre formulación de Albert Einstein -E=mc2-, se trata de incrementar la energía para generar partículas con mayores masas, más parecidas a las que se generaron tras el Big Bang. Eso abriría una nueva ventana hacia el universo desconocido y permitiría avanzar en el conocimiento de las partículas que forman la materia oscura o, quizá, permita saber por dónde empezar para estudiar la energía oscura, uno de los mayores misterios del Universo a los que los físicos aún no saben ni cómo meter mano. «O quizá encontremos algo completamente nuevo que no está aún en los lápices de los físicos teóricos. Y eso también sería genial», comentó el exdirector del CERN, Rolf Heuer, a este diario.
«Es una gran infraestructura que nos tiene que llevar al siguiente paso del conocimiento. Es de una dimensión de casi 4 veces mayor que el LHC y tendrá que ser construido con grandes retos tecnológicos», explicó Francis Pérez, jefe de aceleradores del sincrotrón ALBA de Barcelona, en la presentación de la conferencia El Futuro Colisionador Circular: desafíos técnicos y detectores impartida por Michael Benedikt, jefe del Estudio del Futuro Colisionador Circular, y por José Miguel Jiménez, director del Departamento de Tecnología del CERN, en la Fundación BBVA.
De momento, es un proyecto en fase de estudio, no es una iniciativa financiada que esté ya en marcha. Pero el grupo que lidera Benedikt ya tiene muy avanzada una propuesta para construir un gran acelerador de partículas en un túnel de 100 kilómetros de diámetro en el área de Ginebra. La idea es aprovechar las instalaciones que ya existen en el CERN, que podrían servir como inyectores del futuro colisionador que se instalaría en la misma localización en la que se encuentra el LHC, de 27 kilómetros de diámetro.
Por ese motivo no se puede construir en otro emplazamiento y no se ha abierto a la comunidad internacional un concurso para la búsqueda de localizaciones. Este tipo de grandes aceleradores necesitan un preacelerador, vamos a llamarlo. Hay que verlo como la caja de cambios de un coche, ejemplifican los investigadores que trabajan en el proyecto. Si quieres conducir a 250 kilómetros por hora, no puedes hacerlo con una única marcha, necesitas meter primera, después segunda, tercera y así hasta la última que te permite ir a esa velocidad. Con los aceleradores ocurre exactamente igual. Cada acelerador puede cubrir un determinado rango de energía y hay que aprovechar esa energía que ya se alcanza en el LHC actual, y también la que se alcanzará en la siguiente fase, llamada High Luminosity LHC y que se extenderá hasta mediados de la década de 2030.
Aún queda un largo camino hasta que la fase de estudio actual se transforme en un proyecto aprobado en la Estrategia Europea de Física de Partículas en 2020 y se comience a construir a mediados de esa década. En el más optimista de los escenarios las primeras colisiones de este gran acelerador no se producirían hasta después del año 2040.
Los investigadores e ingenieros están trabajando aún en dos escenarios posibles basados en la misma infraestructura. Una es un colisionador de hadrones, similar al LHC, pero que permitiría dar un salto de un orden de magnitud en los límites de la física que se pueden cubrir con la máquina actual. Y la segunda opción sería un colisionador de electrones y positrones leptones, como el que ya sirvió de predecesor del actual LHC. Esta alternativa cubriría un área diferente desde el punto de vista de la física y permitiría tomar medidas con mayor calidad y precisión que las que produce un colisionador de hadrones ya que produce colisiones más limpias. Eso se definirá en la próxima Estrategia Europea, que se adoptará probablemente a partir del año 2020. Si la financiación lo permite, una posibilidad es reproducir lo que ya se hizo cuando el colisionador de electrones y positrones sirvió de base para el LHC, pero en este caso con mayor energía.
«Tenemos que tener en cuenta la viabilidad técnica, pero también económica. Puedes tener una máquina maravillosa, pero si no la puedes pagar o mantener no sirve de nada. En la actualidad, estamos dedicando un tercio del presupuesto de 1.200 millones de euros sólo a estas actividades», asegura José Miguel Jiménez.
Los científicos del 
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