El LHC de alta luminosidad del CERN ha dado un gran paso: es lo mejor que le puede pasar a la física de partículas
Si todo va según lo previsto el LHC de alta luminosidad (HL-LHC por su sigla en inglés) estará listo a finales de esta década. En 2029, o, a lo sumo, en 2030. Este acelerador de partículas será una herramienta fundamental para los físicos del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) en la búsqueda de la tan ansiada nueva física que con un poco de suerte nos llevará más allá de los sólidos muros del modelo estándar. Ponerlo a punto no es sencillo, pero, afortunadamente, los ingenieros y los científicos involucrados en su diseño y su construcción ya han superado varios desafíos importantes que nos invitan a mirar hacia adelante con optimismo.
A mediados del pasado mes de marzo los portavoces del CERN anunciaron que los nuevos imanes de niobio y estaño del acelerador estaban listos. Su exótica aleación adquiere la superconductividad cuando se enfría con helio supercrítico hasta alcanzar una temperatura de -269 ºC. Esta propiedad es muy importante, de eso no cabe ninguna duda, pero su auténtico superpoder es, precisamente, una consecuencia de esta característica: estos imanes son capaces de generar un campo magnético de 12 teslas. Es una auténtica barbaridad.
Para poner esta cifra en contexto solo tenemos que fijarnos en que la intensidad del campo magnético terrestre en la superficie de nuestro planeta oscila entre 25 y 65 microteslas (un microtesla equivale a la millonésima parte de un tesla). Como podemos intuir, hay una buena razón que explica por qué los técnicos del LHC necesitan unos imanes tan potentes en este ciclo de operación del acelerador de partículas: para incrementar su luminosidad es imprescindible que los haces de hadrones queden confinados con muchísima precisión en los puntos de colisión de los detectores ATLAS y CMS.
El HL-LHC aspira a entregarnos la respuesta a algunas de las grandes preguntas
Para incrementar la luminosidad del acelerador y pasar de los 150 femtobarns inversos que se produjeron entre 2010 y 2018 a una cifra varios órdenes de magnitud más alta es necesario actuar, como acabamos de ver, sobre uno de los subsistemas críticos de esta máquina: sus imanes. Como podemos intuir, los de niobio y estaño que están siendo instalados son muy sofisticados. De hecho, son similares a los imanes superconductores de última generación que serán colocados en la parte exterior de la cámara de vacío de ITER con el propósito de confinar el plasma en su interior.
La luminosidad de un acelerador de partículas hace referencia a la cantidad de partículas que es capaz de colisionar. Este parámetro se mide en femtobarns inversos
En cualquier caso, antes de seguir adelante es importante que recordemos que la luminosidad de un acelerador de partículas hace referencia a la cantidad de partículas que es capaz de colisionar. Este parámetro se mide en femtobarns inversos, de manera que cada uno de ellos equivale a 100 billones de colisiones entre protones. Eso sí, se trata de billones en escala larga, por lo que un femtobarn inverso son 100 millones de millones de colisiones. Como podemos intuir, un mayor número de colisiones entre partículas permite a los científicos recabar más información, de manera que una vez que ha sido analizada minuciosamente puede ayudarles a inferir nuevo conocimiento.
A finales del pasado mes de septiembre los portavoces del CERN confirmaron que han probado con éxito un prototipo de imán diseñado y fabricado en Italia que también es necesario para que el HL-LHC funcione correctamente. De hecho, esta revisión del acelerador incorpora varios tipos de imanes diferentes, por lo que son varios los países que se están encargando de ponerlos a punto. Italia y China son dos de ellos. A grandes rasgos el principal cometido de estos imanes es corregir la trayectoria de las partículas que están siendo aceleradas para maximizar el número de colisiones. Según los cálculos de los técnicos del HL-LHC serán necesarios cuatro de estos imanes y dos de repuesto. Estarán fabricados en niobio y titanio.
El hecho de que las pruebas con el prototipo de estos imanes hayan ido bien es un gran paso hacia delante. Y lo es porque, como acabamos de comprobar, el HL-LHC los necesita para llevar a cabo su propósito. Y en última instancia su objetivo es ayudar a los físicos a encontrar la respuesta de algunas de las preguntas más interesantes que plantea la física actual. Quién sabe, puede que durante la próxima década los físicos del CERN descubran cuál es la naturaleza de la materia y la energía oscuras; en qué condiciones se produce la rotura de la universalidad leptónica descrita por el modelo estándar o cómo adquieren su masa los neutrinos. De ser así el HL-LHC habrá cumplido su cometido. Crucemos los dedos.
Imagen de portada: CERN
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El LHC de alta luminosidad del CERN ha dado un gran paso: es lo mejor que le puede pasar a la física de partículas
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Xataka
por
Juan Carlos López
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