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¿Para qué es el Gran Colisionador de Hadrones?

Ya hemos visto en vivo la puesta en marcha del LHC, y la única catástrofe que ocurrió fue un centenar de comentarios estúpidos e irrespetuosos que tuve que borrar. Pero la mayoría seguimos sin saber bien de qué se trata esto de "la máquina del fin del mundo", que en realidad podría ser todo lo contrario... ¿qué es lo que los científicos esperan encontrar utilizando el Gran Colisionador de Hadrones?

La creación de un Universo


'El Big Bang: en el principio era la nada, luego explotó'El LHC lanzará haces de protones a una velocidad cercana a la de la luz. Los haces chocarán entre sí, y los científicos esperan que estos acontecimientos nos digan más acerca de cómo comenzó el Universo. Haciendo colisionar protones unos contra otros y con mucha velocidad, el LHC hará que éstos se resquebrajen y originen pequeñas subpartículas que son muy inestables y existen sólo durante una fracción de segundo (luego se recombinan para formar otras partículas). Sin embargo, según la teoría del Big Bang, toda la materia del Universo primitivo consistía en estas diminutas subpartículas. A medida que el Universo se fue expandiendo y enfriando, se combinaron. El LHC podría revelar el mecanismo desconocido del Big Bang.

La unificación de las teorías


En un intento por entender nuestro Universo, los científicos propusieron una teoría conocida como "el modelo estándar", una teoría que unifica y combina elementos de la Teoría de la Relatividad de Einstein con la Teoría Cuántica. El Modelo Estándar hace varias predicciones sobre el Universo, muchas de las cuales parecen ser evidentes, pero hay otros aspectos del modelo que siguen sin fundamento. Uno de ellos es una partícula teórica llamada bosón de Higgs. El bosón de Higgs puede responder preguntas muy importantes sobre la masa, comenzando por algo tan simple que casi no lo preguntamos: ¿por qué las cosas tienen masa? Los científicos han encontrado algunas partículas que no tienen masa, como los neutrinos. ¿Por qué debería un tipo de partículas tener masa y otro no tenerla? Los científicos han propuesto muchas ideas para explicar la existencia de la masa. La más simple es el mecanismo de Higgs. Pero la partícula teórica nunca ha sido observada, y tal vez ni siquiera exista. Algunos científicos esperan que los eventos creados por el LHC también descubran pruebas de la existencia del bosón de Higgs. Otros esperan que el LHC proporcione ideas completamente nuevas que ni siquiera hemos imaginado.

La observación de lo inobservable


Durante los primeros momentos del Universo, materia y energía estaban acopladas de alguna manera, eran lo mismo porque estaban en el mismo espacio al mismo tiempo. Pero después la materia y la energía se separaron y las partículas de materia y antimateria comenzaron a aniquilarse mutuamente. Si hubiese habido una cantidad igual de materia y antimateria, los dos tipos de partículas se habrían cancelado entre sí, y el Universo no existiría. Pero, afortunadamente para nosotros, hubo un poco más de materia que de antimateria en el Universo. Los científicos esperan poder observar antimateria gracias al LHC. Esto podría ayudarnos a comprender por qué hubo esa diferencia tan pequeña pero decisiva en las cantidades de materia y antimateria.

La verdadera estructura del Universo


La materia oscura podría desempeñar también un papel importante en la investigación. Nuestra comprensión actual sugiere que el Universo observable sólo representa un 4% de todo lo que debe existir. Cuando nos fijamos en el movimiento de las galaxias y otros cuerpos celestes, vemos que sus movimientos sugieren que hay mucha más materia en el Universo de la que podemos detectar. Los científicos han nombrado este material indetectable como materia oscura. La materia visible y la materia oscura podrían ser responsables de alrededor del 25% del Universo. Las otras tres cuartas partes procederían de una fuerza llamada energía oscura, una energía hipotética que contribuiría a la expansión del Universo. Los científicos esperan que sus experimentos o bien proporcionen pruebas de mayor existencia de materia oscura y energía oscura o aporten datos para apoyar una teoría alternativa.

Las otras dimensiones


Algunos científicos creen que el LHC podría descubrir indicios de otras dimensiones. Estamos acostumbrados a vivir en un mundo de cuatro dimensiones -tres dimensiones espaciales y el tiempo-. Sin embargo, algunos físicos dicen que puede haber otras dimensiones que no podemos percibir. No se les ocurrió de la nada: algunas cosas sólo tienen sentido si hay varias dimensiones más en el Universo. Por ejemplo, una versión de la Teoría de Cuerdas requiere la existencia de no menos de 11 dimensiones.

Gravedad Multidimensional


Otro misterio es la razón por la cual la gravedad es una fuerza débil (en comparación con las otras fuerzas fundamentales del Universo). Una posible explicación es que, a diferencia de las otras, la gravedad podría estar "repartida" entre todas las dimensiones del Universo, y que sólo nos parece débil porque está diluida en múltiples dimensiones. Otras fuerzas desconocidas también podrían estar escondidas de la misma manera.

Teoría de Cuerdas


La Teoría de Cuerdas establece que lo que constituye la base fundamental del Universo no son partículas si no "super-cuerdas", que pueden vibrar como las cuerdas de una guitarra. Diferentes vibraciones de las cuerdas las hacen parecen cosas diferentes. Una cuerda que vibra de una manera aparecería como un electrón. Una cuerda que vibra de otro modo sería un neutrino, etc. Pero aún no hay ninguna prueba de que existan las cuerdas (como antes no las había de los átomos, ni de que la Tierra giraba alrededor del Sol, etc.), y el LHC podría ser la respuesta. Y si no lo es, será una pregunta más, cosa que moviliza a la ciencia desde siempre.

¿Queda un poco más claro? Si no, lee cómo funciona el LHC.