Por qué el Gran Colisionador de Hadrones del CERN deberá encontrar nueva física.
ATLAS/CERN
El Gran Colisionador de Hadrones del CERN experimentará a energías equiparables a las que se alcanzaron unos 10–13 segundos después de la gran explosión. Ello permitirá estudiar la materia a distancias del orden de la diezmilésima parte del tamaño de un protón.
Se sabe que a tales energías habrán de observarse fenómenos nuevos, ya se trate de la partícula de Higgs o de interacciones hasta ahora desconocidas. En cualquier caso, el mecanismo responsable de la ruptura de simetría electrodébil debería manifestarse a esa escala.
No solo se espera completar el modelo estándar de la física de partículas. El LHC también podría hallar partículas supersimétricas o aquellas que componen la materia oscura. Varios indicios apuntan a la posibilidad de que ambas aparezcan a la escala del teraelectronvoltio.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN, cerca de Ginebra, comenzó a acelerar protones a principios de 2010. La energía de sus experimentos supera a la alcanzada jamás en cualquier otro acelerador. Por primera vez, será posible estudiar las fuerzas de la naturaleza entre partículas elementales a distancias del orden de 10-19 metros: la diezmilésima parte del diámetro de un protón. Esta distancia, la escala electrodébil, desempeña un papel fundamental en la física de partículas: cuando dos partículas se acercan a distancias de ese orden, la fuerza electromagnética y la interacción débil comienzan a comportarse de manera similar.
Según el principio de incertidumbre de Heisenberg, para estudiar las fuerzas que actúan entre partículas elementales se requiere una energía mayor cuanto menores sean las distancias a las que se investiga. La escala electrodébil se corresponde aproximadamente con una energía de un teraelectronvoltio (TeV, o 1012 electronvoltios), una energía unas mil veces mayor que la asociada a la masa de un protón. Unos 10-13 segundos después de la gran explosión, el universo se enfrió hasta alcanzar una temperatura equivalente a la energía de un TeV. De esta manera, gracias a los grandes aceleradores de partículas resulta posible investigar la evolución del universo «en dirección contraria»: a energías cada vez más altas y distancias cada vez más cortas. Cuestiones como la asimetría cósmica entre materia y antimateria o la existencia de materia oscura constituyen, con toda probabilidad, vestigios de esa prehistoria. A ambas les debe el universo su existencia y estructura actuales. Sin embargo, el modelo estándar no logra explicar ninguno de los dos fenómenos.
Abril 2011
Revista digital en PDF
Revista en papel
Suscripción
Lo más comentado
Diccionario de física cuántica: entrelazamiento
Sinopsis del siglo XXI
¿Nos controla el inconsciente?
Artículos top 12 publicados en el año 2022