Un nuevo acelerador para encontrar la materia oscura
Los físicos del siglo XXI son ambiciosos: quieren descubrir de qué está hecho el universo en su totalidad. Hasta ahora, la máquina más potente jamás construida para diseccionar la materia, el acelerador de partículas LHC, ha logrado desvelar los ingredientes de solo el 5% del universo. ¿Y el resto?
Para conocer lo que falta, la materia y la energía apodadas oscuras, se necesita un acelerador aún más poderoso. Los físicos quieren que empiece a funcionar a partir de 2035. Para decidir cómo será este súper-heredero del LHC pusieron en marcha hace dos años un estudio en el que participan 86 instituciones de 29 países. Su director, Michael Benedikt, del CERN, ha expuesto los primeros resultados de este análisis en la Fundación BBVA.
“El descubrimiento del bosón de Higgs permitió completar el Modelo Estándar [la teoría que describe las partículas de la materia que conocemos, y sus interacciones]… Pero las preguntas relevantes siguen ahí: la materia oscura, la asimetría entre la materia y la antimateria, la masa del bosón de Higgs...”, dice Benedikt.
A largo plazo, estas preguntas “demandan imperiosamente” una nueva máquina que opere a una energía muy superior a la del LHC, y que permita explorar otros componentes del universo.
Un anillo de 100 kilómetros
En los aceleradores de partículas, las partículas subatómicas son aceleradas hasta casi alcanzar la velocidad de la luz. Cuando chocan entre sí, la gran energía que llevan se transforma en nuevas partículas con más masa.
Estas nuevas partículas dan pistas sobre qué había en universo en el pasado -cuando era mucho más caliente, más energético, que ahora-, y también sobre qué hay en el presente, y por qué.
El LHC es el mayor acelerador en marcha en la actualidad. Consiste en un anillo subterráneo de 27 kilómetros situado cerca de Ginebra, que alcanza los 13 TeV de energía.
La máquina heredera del LHC será sin duda más grande. Poco más hay seguro. Incluso su forma está en discusión: circular, o lineal.
Benedikt dirige el estudio FCC (Future Circular Collider), que plantea un anillo subterráneo de entre 80 y 100 kilómetros, y que llegue a una energía de 100 TeV.La posibilidad de un acelerador lineal, el proyecto Colisionador Lineal Compacto (CLIC) fue presentada el pasado junio en la Fundación BBVA por los físicos del CERN Steinar Stapnes y Lucie Linssen.
Construir un acelerador de 100 kilómetros y 100 TeV de energía plantea importantes desafíos: “No hablamos de un LHC a mayor escala, sino de una máquina totalmente nueva. Esto significa que tenemos que desarrollar nuevas tecnologías y nuevos conceptos para construir y operar una infraestructura de investigación tan grande”.
Dos de los principales retos tecnológicos proceden de la investigación en superconductividad y se refieren al desarrollo de imanes más potentes y de nuevas estructuras de aceleración. También serán necesarios nuevos detectores, tecnologías de criogenia y de vacío, lo que va unido a “una intensa labor de I+D en áreas de ingeniería, tecnología y física aplicada”.
Materia y energía oscuras
Sobre el tipo de ciencia que hará posible la máquina heredera del LHC, Benedikt destaca la materia y la energía oscuras.
“Las búsquedas de materia oscura son una de las principales motivaciones para construir un acelerador post-LHC. Además, un Futuro Colisionador Circular también podría ofrecer indicios de energía oscura. Las mediciones en los colisionadores a alta energía son una manera efectiva de entender qué es la energía oscura”.
La conferencia de Benedikt forma parte de un ciclo organizado por la Fundación BBVA y el CERN para explicar los desafíos en esta área de la ciencia, dar a conocer las tecnologías de los grandes aceleradores y poner de manifiesto los beneficios que aporta a la sociedad.
Todas las conferencias del ciclo están disponibles en el canal de YouTube de la Fundación BBVA.