Bueno pues empezamos la nueva «temporada» de 48bits tras el parón veraniego. Se une a la banda Raquel Santamarta, que nos hablará de los protones,electrones y en general sobre cosas pequeñas que se mueven rápido y esas movidas. Raquel es Doctora en Física de partículas y tiene superpoderes, asi que ojito.

9 de septiembre del 2008.
Estoy sentada en mi habitación , todo se nubla a mi alrededor,
mañana lo van a enchufar y un agujero negrooooooo van a liar..

Sí sí, mañana van a poner en marcha en la ciudad de Ginebra el LHC (Large Hadron Collider). El LHC es una acelerador de partículas, bueno ¿y qué?, no es el único que existe (de hecho yo me he pasado 4 añitos metida en los subsuelos de uno de ellos).

La peculiaridad del LHC es que es «el acelerador»: un túnel de 27 km de diámetro construido a 100 metros bajo el suelo. El túnel está recorrido por dos anillos por los que circularán en direcciones opuestas protones, los cuales serán acelerados hasta casi la velocidad de la luz gracias a 1.634 imanes y 1.600 imanes superconductores. Sin olvidarnos de que allí abajo todo está bien fresquito: se trabaja a la temperatura del helio líquido, -271,25ºC, concretamente se necesitan 96 toneladas de helio para mantener las condiciones de funcionamiento. Cada uno de estos protones dará una media de 11.000 vueltas por segundo al anillo y cada 25×10^-9 segundos se cruzarán unos con otros generando colisiones con una energía de 14 TeV. El consumo energético del LHC equivale al consumo doméstico del cantón de Ginebra (por cierto: dato curioso, el LHC no va a funcionar en invierno, supongo que porque los suizos no quieren quedarse sin calefacción…).
Aparte del acelerador, existen 6 monumentales experimentos con la más alta tecnología: ATLAS, CMS, ALICE, LCHb, TOTEM y LCHf se encargarán de detectar todo lo que se produzca en la colisiones, unos 100.000 DVDs de datos por año y experimento, una barbaridad, y claro, igual que tiempo atrás en CERN se empezó a desarrollar el WWW, ahora están a vueltas con el GRID computing.

Y ahora la pregunta: ¿y todo esto para qué? Pues todo para dar caza al bosón de Higgs, la partícula que da masa allá por donde pasa. El modelo standard es la teoría física que describe las partículas elementales y como éstas interactúan. Hasta ahora el modelo stándard ha dado muy buenos resultados, sin embargo tiene algunos cabos sueltos, como el explicar por qué tienen la masa las partículas. Para ello, se implementó dentro de la teoría el mecanismo de Higgs por el cual las partículas interaccionan con un campo cuántico mediante un bosón y ésta interacción hace que adquirieran masa. ¡Hala, ya está! Se lanza la teoría y los experimentales nos volvemos locos y montamos el peaso aparatito para cazarlo. Por supuesto, existe la posibilidad de que no aparezca, lo que sería todavía más interesante …, pero vamos, mis amigüitos infiltrados allí me han dicho que como esté por ahí suelto le cazan a la primera.

Aunque el bosón de Higgs es la mayor atracción del LHC, hay otros temas dentro del programa científico, como la existencia de partículas supersimétricas, la ruptura de la simetría entre materia y antimateria en nuestro universo, la teoría de cuerdas …, pero eso para el post-avanzado :). Uff, cómo me enrollo, si yo lo que quería contaros era, parafraseando a un colega mío, si La Hemos Cagado o no con el aparatico.

Imagino que muchos de vosotros habréis leído algún post en el que hablan de la creación de agujeros negros en el LHC y cómo éstos van a engullir la Tierra. Además de problemas con el agujeros negros se han considerado otras serie de exóticos fenómenos como la creación de burbujas de vacío, los monopolos magnéticos y los strangelets.

Pues vamos a ello: primero, de lo que se está hablando aquí es de la posible creación de agujeros negros microscópicos, que son distintos de los agujeros negros estándard, como los que se producen después del colapso de una estrella. Estos últimos son objetos que concentran una gran cantidad de masa en un espacio relativamente pequeño, son objetos bien conocidos y sus propiedades han sido contrastadas con los datos experimentales que existen.

Sin embargo, los microagujeros negros son objetos que se producirían en la colisión de dos protones, lo que nos lleva al primer argumento en contra de la creación de éstos, la teoría general de la Relatividad de Einstein: la fuerza gravitatoria entre dos partículas fundamentales es demasiado débil para poder formar un agujero negro. Aun así existen una serie de teorías hipotéticas que si se cumplieran en la naturaleza, darían lugar a un microagujero negro. Bueno, todas las teorías son hipotéticas, ¿no? La base de estás teorías es la existencia de extra-dimensiones en el Universo (hasta ahora nosotros experimentamos 3, digamos x,y,z y el tiempo). Estas extra-dimensiones tendrían un tamaño (~10-16 cm) del orden de los que se explorarán en el LHC, y en ellas la fuerza gravitacional entre partículas podría ser más fuerte, con lo cual, si la teoría es correcta, se podrían crear microagujeros. ¡Hala!, id preparando vuestros testamentos.

Segundo argumento, la radiación de Hawinkg: hace 30 años el físico inglés describía cómo los agujeros negros son objetos inestables y debido a la emisión de radiación acaban desapareciendo. El llamado event horizon es un límite en el espacio-tiempo que rodea a los agujeros negros, dentro de él, nada que se produzca logrará salir fuera (de ahí lo de negros) y algo que cruce el límite desde fuera, pues no vuelve a salir.

Pero entonces, ¿cómo es posible que decaiga un agujero negro si no emite nada? Aquí entra en juego la poderosa Mecánica Cuántica, seguro que habéis oído hablar del efecto túnel en el que los electrones se saltan barreras de potencial como si nada, pues más o menos igual: cuando una fluctuación del vacío crea un par partícula-antipartícula cerca del event horizon, una de ellas consigue escapar y entonces se produce la pérdida de masa del agujero negro. Bueno, pues las teorías especulativas que predicen la formación de microagujeros y su estabilidad lo hacen en base a una transformación de coordenadas dentro de un escenario con extra-dimensiones que generaría un event horizon que sería compatible con la estabilidad (las particulas no lograrían escapar, ya que el event horizon, por ponerlo de forma sencilla quedaria demasiado lejos) . Para rebatir esta última afirmación, los científicos se basan en otra apabullante ley física de la que todos los que hemos estudiado ciencias hemos sido víctimas en algún examen: las leyes de la física no pueden depender del sistema de referencia elegido. Aunque la hipotética creación y la posterior estabilidad de microagujeros negros estaría en contradicción con las leyes de la Mecánica Cuántica y de la teoría general de la Relatividad, los científicos proponen una prueba más, que desde mi humilde opinión es la más convincente, ya que teorías son teorías y son válidas hasta que no se demuestre lo contrario.

Esta prueba son los llamados cosmic rays, se trata de partículas (en el 90% de los casos protones) muy energéticas producidas en el universo en fenómenos tales como explosiones de supernovas, que colisionan con la atmósfera terrestre. La energía de estas colisiones es normalmente igual o superior a la producida en el LHC. Digamos que el LHC es un laboratorio de cosmic rays. Cálculos realizados nos dicen que unos 3×10^32 cosmic rays han chocado con la Tierra desde que ésta se formó, lo que equivale a decir que la Naturaleza ha realizado por ella solita unas 100.000 veces el programa experimental del LHC, y como podéis comprobar, todavía estamos aquí. Si en alguna de estas colisiones se han formado los agujeros negros o cualquiera de los otros fenómenos está claro que no son peligrosos para la Tierra (por supuesto, los científicos están encantados ya que esto significa que, si existen, los podrán estudiar sin ningún peligro).

Acerca de los otros fenómenos, decir que existe el mismo argumento para negar su peligrosidad: si se pueden producir en el LHC, se han podido producir también en los cosmic rays. Brevemente, ¿cúal es el problema con la burbujas de vacío, los monopolos magnéticos y los stranglets? Se ha predicho que el Universo podría no ser estable, por lo tanto el vacío, estado fundamental, podría no ser el estado de menor energía. Las colisiones de altas energías podrían crear burbujas en este posible estado de menor energía que se expandirían destruyendo el Universo. En cuanto a los monopolos magnéticos, son partículas con carga magnética libre (imaginaros que tuviéramos un imán con sólo polo: norte o sur). Los monopolos podrían actuar de catalizadores para reacciones que harían decaer a los protones y los neutrones en electrones o positrones o en otras partículas inestables, generando la destrucción de la materia estable, o sea, nosotros. Los stranglets son átomos hipóteticos formados por pares de quarks up, down y strange. Toda la materia que conocemos está formada por los quark up y down, pero existen otros 4 más , el más ligero de ellos es el llamado strange. Existe una hipotética posibilidad de que se formen núcleos compuestos por strange quarks más ligeros que los de la materia que conocemos y que reaccionarían convirtiendo la materia normal en strange.

Pues más o menos esto era lo que quería contaros, por supuesto ésta y mucha más información, con ecuaciones y todo, la podéis encontrar en la página del CERN. Y aquí podeis ver el no-fin del mundo en directo.

Si habéis conseguido llegar al final del post, aquí os dejo un regalito, que lo mismo, si os he convencido de que no hay que preocuparse por el LHC, cambia radicalmente vuestro punto de vista…

Un saludo a todos

PS. Un secreto, nos se lo contéis a nadie, mañana solo van a poner los haces en circulación, realmente las colisiones no se producirán hasta noviembre, así que aún queda tiempo para disfrutar…