¿Puede el Smasher más grande del átomo del mundo solucionar los misterios más profundos del universo?
El Gran Colisionador de Hadrones podría ayudar a resolver algunos de los misterios más profundos del universo, como por ejemplo, cómo llegó a existir. Crédito de la imagen: Vadim Sadovski / Shutterstock
Por Don Lincoln, Científico Senior, Laboratorio Nacional de Aceleración de Fermi; Profesor Adjunto de Física, University of Notre Dame Junio 9 de 2017
Profundamente debajo de los suizos y de los parajes franceses, un gigante está despertando. No, este no es el comienzo de la última película taquillera de este verano. El despertar es muy real, aunque tal vez un poco metafórico.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ubicado en el laboratorio CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), en las afueras de Ginebra, es un enorme acelerador de partículas. Es la instalación científica más grande jamás construida por la humanidad, con una circunferencia de más de 16 millas (27 kilómetros). Y después de ser cerrado por cerca de medio año, reasumió operaciones en mayo con capacidades perceptiblemente mejoradas.
El LHC es el más famoso por sus medidas que condujeron al descubrimiento 2012 de la partícula del boson de Higgs, la última pieza que faltaba del modelo estándar de la física de partícula. El bosón de Higgs, junto con el campo de Higgs asociado, es el origen de la masa de todas las partículas subatómicas fundamentales. Su descubrimiento fue un triunfo científico que llevó casi medio siglo para lograrlo. De hecho, después de su descubrimiento, en 2013, dos científicos que predijeron la existencia del bosón de Higgs ganaron el Premio Nobel de Física.
Pero con ese éxito en su haber, ¿por qué el LHC sigue funcionando?
La búsqueda del bosón de Higgs no fue la única razón por la que se construyó esta instalación. Más ampliamente, el LHC fue construido para estudiar profundas cuestiones científicas. Por ejemplo, ¿por qué las leyes de la naturaleza son como son? ¿Cómo surgió el universo? ¿Y el universo tiene que ser como es?
Estas no son preguntas nuevas. Después de todo, encontramos reflexiones sobre estas mismas preguntas en algunos de nuestros escritos más antiguos, ya sea en la Biblia (por ejemplo, Eclesiastés 12:13) o en el hindú Katha Upanishad. Sin embargo, lo que ha cambiado en el siglo pasado es que el método científico puede responder definitivamente a algunas preguntas.
El Modelo Estándar es el nombre para nuestra comprensión moderna de la materia. Usando dos clases de partículas subatómicas (llamadas quarks y leptons) y tres fuerzas subatómicas (fuerza fuerte, fuerza débil y fuerza electromagnética), los científicos pueden usar el Modelo Estándar para tejer una explicación para el tapiz de gran parte del cosmos.
Pero el Modelo Estándar no responde todo. Por ejemplo, no sabemos respuestas a preguntas sencillas como, ¿por qué hay dos clases de partículas subatómicas, y por qué hay tres fuerzas? ¿Existe un principio más profundo y más fundamental que unifique estas piezas?
A un nivel aún más amplio, los científicos están ahora bastante seguros de que toda la materia en la Tierra (incluyendo lo que compone a usted ya mí) constituye un mero 5 por ciento de la materia y la energía del universo. El resto se cree que está hecho de dos sustancias propuestas, llamadas materia oscura y energía oscura. La materia oscura parece experimentar sólo la fuerza de la gravedad y parece representar aproximadamente el 25 por ciento de la masa del universo. El 70% restante de la masa del universo es energía oscura, una energía penetrante en todo el universo que hace que la expansión del universo se acelere.
Aunque no podemos ver directamente la materia oscura, vemos su efecto porque las galaxias giran más rápidamente de lo que se puede explicar, dadas las leyes de la gravedad y la materia observada. La evidencia de la energía oscura es más oscura, pero aún convincente. La expansión del universo se está acelerando. La gravedad ordinaria dice que debería disminuir la velocidad y una forma repulsiva de gravedad es necesaria para explicar la aceleración de la expansión. El nombre de esa gravedad repulsiva es la energía oscura. Todavía hay mucho que aprender sobre la naturaleza de la energía oscura.
En el futuro, el LHC podría hacer materia oscura en el laboratorio. El LHC acelera dos haces de protones a energías sin precedentes y los rompe juntos. Utilizando la famosa ecuación de Albert Einstein mostrando que la energía es masa, E = mc ^ 2, los científicos esperan convertir la enorme cantidad de energía que se libera durante las colisiones en la materia, es decir, la materia oscura.
El LHC también puede recrear las condiciones que estaban presentes en el universo poco después del Big Bang. Cuando los haces de protones chocan, las temperaturas dentro del colisionador disparan hasta 100.000 veces más caliente que el centro del sol, recreando las condiciones menos de un billón de segundo después de que el universo comenzó. Esencialmente, el LHC ha permitido a los físicos crear el Big Bang en el laboratorio, para comprender mejor las reglas del universo que nos permiten existir en absoluto.
Aún más ampliamente, el LHC es una instrumentación de la exploración intelectual. Genera condiciones nunca antes vistas por la humanidad. Mis colegas y yo ya tenemos gobs de datos de las anteriores tiradas de la máquina. Ahora, sólo necesitamos cavar a través de esos datos, esperando descubrimientos y sorpresas que divulguen algunos más de los secretos de la naturaleza.
En esencia, aunque el LHC ha sido un éxito asombroso hasta el momento ― ha generado más de 1.000 documentos científicos ― es realmente sólo empezar. A finales de 2018, habrá entregado sólo alrededor del 3 por ciento de los datos que se espera que produzca durante su vida útil.
No podemos saber qué descubrimientos están ante nosotros. Después de todo, si supiéramos cuál iba a ser la respuesta, no se llamaría investigación. Pero podemos estar completamente seguros de que el viaje será fascinante, y podemos esperar que este increíble trabajo científico, realizado por científicos de todo el mundo, revele respuestas a algunos de los misterios más profundos del universo. Y, retrocediendo y recordando el objetivo final, eventualmente, y cavando lo suficiente profundamente, finalmente descubriremos por qué existe algo en absoluto.
---------------------------
With a little help from Google Translate for Business
El Gran Colisionador de Hadrones podría ayudar a resolver algunos de los misterios más profundos del universo, como por ejemplo, cómo llegó a existir. Crédito de la imagen: Vadim Sadovski / Shutterstock
Por Don Lincoln, Científico Senior, Laboratorio Nacional de Aceleración de Fermi; Profesor Adjunto de Física, University of Notre Dame Junio 9 de 2017
Profundamente debajo de los suizos y de los parajes franceses, un gigante está despertando. No, este no es el comienzo de la última película taquillera de este verano. El despertar es muy real, aunque tal vez un poco metafórico.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ubicado en el laboratorio CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear), en las afueras de Ginebra, es un enorme acelerador de partículas. Es la instalación científica más grande jamás construida por la humanidad, con una circunferencia de más de 16 millas (27 kilómetros). Y después de ser cerrado por cerca de medio año, reasumió operaciones en mayo con capacidades perceptiblemente mejoradas.
El LHC es el más famoso por sus medidas que condujeron al descubrimiento 2012 de la partícula del boson de Higgs, la última pieza que faltaba del modelo estándar de la física de partícula. El bosón de Higgs, junto con el campo de Higgs asociado, es el origen de la masa de todas las partículas subatómicas fundamentales. Su descubrimiento fue un triunfo científico que llevó casi medio siglo para lograrlo. De hecho, después de su descubrimiento, en 2013, dos científicos que predijeron la existencia del bosón de Higgs ganaron el Premio Nobel de Física.
Pero con ese éxito en su haber, ¿por qué el LHC sigue funcionando?
La búsqueda del bosón de Higgs no fue la única razón por la que se construyó esta instalación. Más ampliamente, el LHC fue construido para estudiar profundas cuestiones científicas. Por ejemplo, ¿por qué las leyes de la naturaleza son como son? ¿Cómo surgió el universo? ¿Y el universo tiene que ser como es?
Estas no son preguntas nuevas. Después de todo, encontramos reflexiones sobre estas mismas preguntas en algunos de nuestros escritos más antiguos, ya sea en la Biblia (por ejemplo, Eclesiastés 12:13) o en el hindú Katha Upanishad. Sin embargo, lo que ha cambiado en el siglo pasado es que el método científico puede responder definitivamente a algunas preguntas.
El Modelo Estándar es el nombre para nuestra comprensión moderna de la materia. Usando dos clases de partículas subatómicas (llamadas quarks y leptons) y tres fuerzas subatómicas (fuerza fuerte, fuerza débil y fuerza electromagnética), los científicos pueden usar el Modelo Estándar para tejer una explicación para el tapiz de gran parte del cosmos.
Pero el Modelo Estándar no responde todo. Por ejemplo, no sabemos respuestas a preguntas sencillas como, ¿por qué hay dos clases de partículas subatómicas, y por qué hay tres fuerzas? ¿Existe un principio más profundo y más fundamental que unifique estas piezas?
A un nivel aún más amplio, los científicos están ahora bastante seguros de que toda la materia en la Tierra (incluyendo lo que compone a usted ya mí) constituye un mero 5 por ciento de la materia y la energía del universo. El resto se cree que está hecho de dos sustancias propuestas, llamadas materia oscura y energía oscura. La materia oscura parece experimentar sólo la fuerza de la gravedad y parece representar aproximadamente el 25 por ciento de la masa del universo. El 70% restante de la masa del universo es energía oscura, una energía penetrante en todo el universo que hace que la expansión del universo se acelere.
Aunque no podemos ver directamente la materia oscura, vemos su efecto porque las galaxias giran más rápidamente de lo que se puede explicar, dadas las leyes de la gravedad y la materia observada. La evidencia de la energía oscura es más oscura, pero aún convincente. La expansión del universo se está acelerando. La gravedad ordinaria dice que debería disminuir la velocidad y una forma repulsiva de gravedad es necesaria para explicar la aceleración de la expansión. El nombre de esa gravedad repulsiva es la energía oscura. Todavía hay mucho que aprender sobre la naturaleza de la energía oscura.
En el futuro, el LHC podría hacer materia oscura en el laboratorio. El LHC acelera dos haces de protones a energías sin precedentes y los rompe juntos. Utilizando la famosa ecuación de Albert Einstein mostrando que la energía es masa, E = mc ^ 2, los científicos esperan convertir la enorme cantidad de energía que se libera durante las colisiones en la materia, es decir, la materia oscura.
El LHC también puede recrear las condiciones que estaban presentes en el universo poco después del Big Bang. Cuando los haces de protones chocan, las temperaturas dentro del colisionador disparan hasta 100.000 veces más caliente que el centro del sol, recreando las condiciones menos de un billón de segundo después de que el universo comenzó. Esencialmente, el LHC ha permitido a los físicos crear el Big Bang en el laboratorio, para comprender mejor las reglas del universo que nos permiten existir en absoluto.
Aún más ampliamente, el LHC es una instrumentación de la exploración intelectual. Genera condiciones nunca antes vistas por la humanidad. Mis colegas y yo ya tenemos gobs de datos de las anteriores tiradas de la máquina. Ahora, sólo necesitamos cavar a través de esos datos, esperando descubrimientos y sorpresas que divulguen algunos más de los secretos de la naturaleza.
En esencia, aunque el LHC ha sido un éxito asombroso hasta el momento ― ha generado más de 1.000 documentos científicos ― es realmente sólo empezar. A finales de 2018, habrá entregado sólo alrededor del 3 por ciento de los datos que se espera que produzca durante su vida útil.
No podemos saber qué descubrimientos están ante nosotros. Después de todo, si supiéramos cuál iba a ser la respuesta, no se llamaría investigación. Pero podemos estar completamente seguros de que el viaje será fascinante, y podemos esperar que este increíble trabajo científico, realizado por científicos de todo el mundo, revele respuestas a algunos de los misterios más profundos del universo. Y, retrocediendo y recordando el objetivo final, eventualmente, y cavando lo suficiente profundamente, finalmente descubriremos por qué existe algo en absoluto.
---------------------------
With a little help from Google Translate for Business