El Gran Acelerador de Hadrones establece un récord de energía y se acerca a las “partículas fantasma”

 

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) ha batido el récord mundial de aceleración de partículas. En el túnel de 27 kilómetros de largo, cerca de Ginebra, se aceleraron haces de protones hasta una energía de 6,8 teraelectronvoltios (TeV). Con ello, el acelerador de partículas del instituto europeo CERN se acerca a su capacidad máxima prevista de 7 TeV.

El récord marca el inicio de la tercera carrera del LHC. Tras una pausa de mantenimiento de tres años, el acelerador de partículas volverá a funcionar durante los próximos años. Por el momento, las partículas solo giran a través del túnel. A mediados de junio empezarán a chocar de nuevo entre sí.

Partículas fantasmales

En los últimos años, los ingenieros han jugado con el LHC y sus detectores. Gracias a la mejora de los imanes, los investigadores pueden enviar haces de partículas más pequeñas a través del túnel. Esto aumenta el número de colisiones. También se ha mejorado el software, de modo que los detectores pueden medir más colisiones y filtrar mejor qué colisiones son interesantes para seguir estudiando.

Gracias a estos ajustes, los dos mayores detectores, ATLAS y CMS, medirán más colisiones en la próxima carrera que en las dos primeras juntas. El detector LHCb puede prepararse para triplicar el número de mediciones gracias a una remodelación adicional. Y ALICE se lleva la corona: verá cincuenta veces más colisiones.

Además, van a funcionar dos nuevos detectores. SND@LHC y FASER medirán los neutrinos liberados durante las colisiones. Estas partículas son casi esquivas. Los físicos esperan secretamente que también capten otras partículas fantasmas que hasta ahora se han escapado de los detectores.

Gama variada

Hace diez años, los físicos demostraron la existencia de la partícula de Higgs con las colisiones del LHC. Las nuevas medidas pondrán esta partícula en la mesa de corte. Pero también vigilarán de cerca el comportamiento de otras partículas. Para que el abanico sea lo más variado posible, además de protones, también se precipitarán por el túnel átomos de helio y oxígeno.

De este modo, los físicos esperan poder establecer definitivamente dónde hay que ampliar el modelo estándar de la física de partículas. Porque está claro que esta teoría es incompleta. Por ejemplo, no ofrece ningún lugar para la materia oscura, la misteriosa sustancia que parece estar presente en muchos lugares del universo.

Las pruebas anteriores del LHC ya han proporcionado pistas sobre dónde se encuentra el talón de Aquiles del Modelo Estándar. Por ejemplo, el detector LHCb midió un inexplicable exceso de electrones en comparación con los muones. También en los datos del Tevatron, un acelerador de partículas cercano a Chicago, se han encontrado extrañas desviaciones de la teoría: en 2021 en el contoneo de los muones y el mes pasado en la masa demasiado elevada del bosón W.

Grandes acertijos

Estas desviaciones pueden indicar la existencia de partículas elementales desconocidas. Pueden ser todo tipo de partículas: partículas extra de Higgs, neutrinos pesados, leptoquarks, axiones, partículas supersimétricas, etc.

Todas estas partículas propuestas tienen propiedades específicas que pueden ayudar a resolver grandes enigmas de la física. Pensemos en la mencionada materia oscura, o en la aparente falta de antimateria en el universo, o en el mecanismo que hay detrás del Big Bang.

Pero primero hay que demostrar la existencia de esa nueva partícula, y eso es extremadamente difícil. Señalar un punto débil en el modelo estándar ya sería un gran paso en la dirección correcta. No parece realista esperar más del LHC en los próximos años.

Heredero aparente

Cuando se complete la tercera carrera, los técnicos darán al LHC otra gran revisión. A partir de 2029, el LHC de alta luminosidad funcionará durante otros diez años. Durante este periodo debe alcanzarse la máxima energía de colisión de 14 TeV, o 7 TeV por haz de partículas.

Después, el LHC se retirará. Los científicos y los responsables políticos están actualmente ocupados discutiendo un posible sucesor del acelerador de partículas real. Un candidato muy mencionado es el Futuro Colisionador Circular: un acelerador circular de nada menos que 100 km de longitud.

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