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Por Dennis Overbye

MEYRIN, Suiza — Hay silencio en el campo de tiro subatómico. Hace 25 años, los físicos en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés) apostaron sus trayectorias al experimento de ciencia más grande y más costoso jamás realizado, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

El colisionador es una especie de microscopio que funciona al lanzar partículas subatómicas alrededor de una pista de carreras electromagnética de 27 kilómetros debajo del campo franco-suizo, haciéndolas chocar entre sí 600 millones de veces por segundo y escudriñando los restos en busca de nuevas partículas y fuerzas de la naturaleza.

La recompensa se dio en el 2012 con el descubrimiento del bosón de Higgs, una partícula buscada desde hace mucho que ayuda a explicar por qué hay masa, diversidad y vida en el cosmos. El descubrimiento fue celebrado con un premio Nobel.

El colisionador seguirá haciendo que choquen las partículas y las expectativas durante 20 años más. Pero primero, un intermedio. El 3 de diciembre, dejaron de zumbar los rayos de partículas. Los imanes gigantes que guían a los protones acelerados liberaron su presa. Los detectores subterráneos que circundan el túnel cesaron su vigilancia.

En el curso de los próximos dos años, durante el primero de lo que será una serie de paros, los ingenieros actualizarán el colisionador para hacer más intensos sus rayos y sus instrumentos más sensibles.

Los dos experimentos más importantes y costosos son el CMS (el Solenoide Compacto de Muones) y el Atlas (Aparato Toroidal del LHC), detectores gigantes en la pista circular. Envueltos a su alrededor están instrumentos diseñador para medir hasta la última chispa de energía o materia que pudiera emerger de la colisión.

Detectores de silicio siguen los caminos de partículas cargadas y ligeras, como los electrones. Cristales de centelleo capturan las energías de rayos gamma. Cámaras de gas electrificado siguen la pista de partículas más inusuales. E imanes potentes doblan los cursos de estas partículas de manera que sus cargas y masas pueden ser determinadas.

Los rayos de protones cruzan 40 millones de veces por segundo en cada uno de los cuatro detectores, resultando en alrededor de unas mil millones de colisiones cada segundo. Responder a la pregunta de por qué hay algo en lugar de nada en el universo es la misión del detector conocido como LHCb. La “b” significa belleza —y el mesón B, una partícula subatómica que es crítica para el experimento.

Cuando se crea la materia —en un colisionador o en el Big bang— deben formarse cantidades iguales de materia y su opuesto, la antimateria. Cuando se encuentran la materia y la antimateria, una a la otra se destruyen, produciendo energía.

De acuerdo con esa lógica, cuando se formaron materia y antimateria en el Big Bang, deberían de haberse neutralizado una a otra, dejando atrás un universo vacío. Pero aquí estamos y nuestra antimateria no. Los físicos sospechan que el responsable es un sutil desequilibrio entre la materia y la antimateria.

El experimento LHCb busca ese desequilibrio en el comportamiento de los mesones B, que con frecuencia salen disparados de las colisiones de protones.

El paro actual es el primero de un par de actualizaciones multimillonarias para elevar en un factor de 10 la productividad del Gran Colisionador de Hadrones. Los ingenieros mejorarán las pistas de carreras más pequeñas que aceleran a los protones y los inyectan al colisionador principal.

El colisionador funcionará dos años y luego habrá un paro de dos años nuevamente en el 2024, para que los ingenieros puedan instalar imanes nuevos para intensificar las colisiones. El colisionador reencarnará en el 2026 como el L.H.C. de Alta Luminosidad, y funcionará hasta más o menos el 2035.

A juzgar por la productividad del colisionador, medida en término de millones de millones de choques subatómicos, más del 95 por ciento de su potencial yace en el futuro. En el curso del último siglo, los físicos han aprendido a explicar los fenómenos de la naturaleza como un puñado de partículas elementales que juegan a las atrapadas con partículas portadoras de fuerza llamadas bosones, de acuerdo con un juego de ecuaciones conocido como el Modelo Estándar.

Pero, ¿por qué estas partículas y estas fuerzas? ¿Por qué está compuesto el universo de materia, pero no de antimateria? ¿Qué sucede al centro de un hoyo negro, o sucedió en el primer instante del Big bang? Si el bosón de Higgs determina la masa de las partículas, ¿qué determina la masa del Higgs? ¿Quién, en pocas palabras, vigila al vigilante? El Modelo Estándar no lo dice. Las partículas que podrían contestar estas preguntas aún no han hecho su aparición en el colisionador.

 The New York Times