El Gran Colisionador de Hadrones

El Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron Collider o LHC, siglas por las que es generalmente conocido) es un acelerador de partículas (o acelerador y colisionador de partículas) ubicado en la actualmente denominada Organización Europea para la Investigación Nuclear (la sigla es la del antiguo nombre en francés de tal institución: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, CERN), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza. El LHC se diseñó para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones de 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.
Los protones son acelerados a velocidades del 99% de la velocidad de la luz (c) y chocan entre sí en direcciones diametralmente opuestas produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos durante o inmediatamente después del big bang. El LHC se convertirá en el acelerador de partículas más grande y energético del mundo.^] Más de 2000 físicos de 34 países y cientos de universidades y laboratorios han participado en su construcción. Hoy en día el colisionador se encuentra enfriándose hasta que alcance su temperatura de funcionamiento, que es de 1,9 K (2 grados por encima del cero absoluto o −271,25 °C). Los primeros haces de partículas fueron inyectados el 1 de agosto de 2008, el primer intento para hacer circular los haces por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre de 2008^] mientras que las primeras colisiones a alta energía en principio estaban previstas para el 21 de octubre de 2008.^] Sin embargo, debido a una avería se produjo una fuga de helio líquido y el experimento se ha parado temporalmente. Está previsto que para verano de 2009 se reactiven las actividades. Teóricamente se espera que, una vez en funcionamiento, se detecte la partícula conocida como el bosón de Higgs (a veces llamada "la partícula de Dios" ). La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" del Modelo estándar de la física, pudiéndose explicar cómo adquieren las otras partículas elementales propiedades como su masa.

Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una Teoría de la gran unificación, teoría que pretende unificar tres de las cuatro fuerzas fundamentales conocidas, quedando fuera de ella únicamente la gravedad. Además este bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético o las partículas supersimétricas. El nuevo acelerador usa el túnel de 27 km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones (LEP en inglés).

Los protones se acelerarán hasta tener una energía de 7 TeV cada uno (siendo el total de energía de la colisión de 14 TeV). Se están construyendo 5 experimentos para el LHC. Dos de ellos, ATLAS y CMS, son grandes detectores de partículas de propósito general. Los otros tres, LHCb, ALICE y TOTEM, son más pequeños y especializados. El LHC también puede emplearse para hacer colisionar iones pesados tales como plomo (la colisión tendrá una energía de 1150 TeV). Los físicos confían en que el LHC proporcione respuestas a las siguientes cuestiones:

• El significado de la masa (se sabe cómo medirla pero no se sabe qué es realmente)
• La masa de las partículas y su origen (en particular, si existe el bosón de Higgs)
• El origen de la masa de los bariones
• Número de partículas totales del átomo
• A saber el porqué tienen las partículas elementales diferentes masas (es decir, si interactúan las partículas con un campo de Higgs)
• El 95% de la masa del universo no está hecho de la materia que se conoce y se espera saber qué es la materia oscura
• La existencia o no de las partículas supersimétricas
• Si hay dimensiones extras, tal como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de cuerdas, y, en caso afirmativo, por qué no se han podido percibir
• Si hay más violaciones de simetría entre la materia y la antimateria

El LHC es un proyecto de tamaño inmenso y una enorme tarea de ingeniería. Mientras esté encendido, la energía total almacenada en los imanes es 10 gigajulios y en el haz 725 megajulios. La pérdida de sólo un 10^-7 en el haz es suficiente para iniciar un 'quench' (un fenómeno cuántico en el que una parte del superconductor puede perder la superconductividad). En este momento, toda la energía del haz puede disiparse en ese punto, lo que es equivalente a una explosión.

Red de computación (Computing Grid)

La red de computación (o Computing Grid en inglés) del LHC es una red de distribución diseñada por el CERN para manejar la enorme cantidad de datos que serán producidos por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Incorpora tanto enlaces propios de fibra óptica como partes de Internet de alta velocidad.

El flujo de datos provisto desde los detectores se estima aproximadamente en 300 Gb/s, que es filtrado buscando "eventos interesantes", resultando un flujo de 300 Mb/s. El centro de cómputo del CERN, considerado "Fila 0" de la red, ha dedicado una conexión de 10 Gb/s.

Se espera que el proyecto genere 27 Terabytes de datos por día, más 10 TB de "resumen". Estos datos son enviados fuera del CERN a once instituciones académicas de Europa, Asia y Norteamérica, que constituyen la "fila 1" de procesamiento. Otras 150 instituciones constituyen la "fila 2".

Se espera que el LHC produzca entre 10 a 15 Petabytes de datos por año.

Alarmas sobre posibles catástrofes

Desde que se proyectó el Gran Colisionador Relativista de Iones (RHIC), el estadounidense Walter Wagner y el español Luis Sancho denunciaron ante un tribunal de Hawaii al CERN y al Gobierno de Estados Unidos, afirmando que existe la posibilidad de que su funcionamiento desencadene procesos que, según ellos, serían capaces de provocar la destrucción no sólo de la Tierra sino incluso del Universo entero. Sin embargo su postura es rechazada por la comunidad científica, ya que carece de cualquier respaldo matemático que la apoye.

Los procesos catastróficos que denuncian son:

• La formación de un agujero negro inestable,
• La formación de materia extraña supermasiva, tan estable como la materia ordinaria,
• La formación de monopolos magnéticos (previstos en la teoría de la relatividad) que pudieran catalizar el decaimiento del protón,
• La activación de la transición a un estado de vacío cuántico.

A este respecto, el CERN ha realizado estudios sobre la posibilidad de que se produzcan acontecimientos desastrosos como microagujeros negros inestables, redes, o disfunciones magnéticas. La conclusión de estos estudios es que "No se encuentran bases fundadas que conduzcan a estas amenazas".

Resumiendo:

• En el hipotético caso de que se creara un agujero negro, sería tan infinitamente pequeño que podría atravesar la Tierra sin tocar ni un solo átomo, ya que el 95% de estos son espacio vacio. Debido a esto, no podría crecer y alcanzaría el espacio, donde su probabilidad de chocar contra algo y crecer, es aún más pequeña.^[
• El planeta Tierra está expuesto a fenómenos naturales similares o peores a los que serán producidos en el LHC.

· Los rayos cósmicos que alcanzan continuamente la Tierra han producido ya el equivalente a un millón de eventos LHC.

· El Sol, debido a su tamaño, ha recibido 10.000 veces más.

· Considerando que todas las estrellas del universo visible reciben un número equivalente, se alcanzan unos 10³¹ experimentos como el LHC y aún no se ha observado ningún evento como el postulado por Wagner y Sancho.

• Durante la operación del colisionador de iones pesados relativistas (RHIC) en Brookhaven (EE.UU.) no se ha observado ni un solo strangelet. La producción de strangelets en el LHC es menos probable que el RHIC, y la experiencia en este acelerador ha validado el argumento de que no se pueden producir strangelets.

Curiosidades

• Para controlar la configuración primaria para las máquinas de la red de ordenadores del LHC se utiliza una distribución científica del sistema operativo Linux llamada Scientific Linux. Esta red se utiliza para recibir y distribuir los 15 petabytes de datos a 100.000 CPU de todo el mundo.^]

• Un grupo de hackers griegos consiguieron burlar la seguridad de Windows Server 2003 permitiendo así ingresar a los servidores del CERN, estando "a un paso" de los sistemas que controlan el LHC. El grupo "Greek Security Team" dejo el mensaje "Les bajamos los pantalones porque no queremos verlos corriendo desnudos dónde esconderse cuando llegue el pánico" dejando constancia de que el sistema es vulnerable.^[
• El LHC lanzó su primera partícula el 10 de septiembre del 2008. Este hecho ya había circulado por todo el mundo, provocando revueltas, e incluso, el suicidio de una india que pensó que el mundo se acabaría.

• Estaba previsto que el LHC fuera oficialmente puesto en marcha en diciembre del 2008, pero una fuga de helio provocó que lo desconectaran. No será puesto en marcha hasta septiembre del 2009.

• Stephen Hawking apostó 100 dólares a que la partícula bosón de Higgs no existe, y mencionó que sería más interesante el no encontrar la llamada partícula de Dios.

• Tom Hanks será la persona que presione el botón de inicio de la máquina en septiembre del 2009.^[]

En cultura popular

Dan Brown utiliza el LHC en su novela Ángeles y Demonios: El CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) quita una cantidad diminuta de la antimateria y la usa en calidad de arma. No obstante el contenido científico es controvertido .

En 2008 Katherine McAlpine publica el “Large Hadron Rap” en Youtube. Ella es periodista del CERN y ha creado el rap junto con sus colegas. El rap presenta una introducción fácil en la manera de funcionar del acelerador del partículas LHC.

Les Horribles Cernettes se ocupa no sólo en su nombre con el LHC sino también en sus canciones. Aun en su vídeo se filma en la planta del LHC.

Una referencia adicional y considerablemente más crítica al LHC representa la canción “Blind man” de la banda Canyayeda.