Lo que ven los físicos cuando observan colisiones de partículas no se parece en nada a esta reproducción. Hemera / ThinkStock ¿Recuerda cuando el Gran Colisionador de Hadrones, ese destructor de partículas masivo ubicado en las profundidades de la campiña suiza, comenzó a funcionar en 2008? ¿Recuerdas cómo destruyó todo nuestro universo al crear un agujero negro que nos tragó enteros y nos tragó directamente al apocalipsis?
O tal vez no lo recuerdes.
Quizás en lo que estás pensando es en ese momento en que el LHC se puso en marcha a raíz de la exageración incesante sobre cómo podría destruir el planeta. Pero entonces, se puso en marcha y comió un sándwich de pavo para el almuerzo y recibió una multa de estacionamiento ese día. El mundo, parecio, continuado.
Así que dejemos una cosa fuera del camino antes de sumergirnos en el apasionante mundo de las colisiones de partículas:al igual que el primer día del primer rayo fue para el típico no físico, no son tan emocionantes.
Ahora, antes de que los físicos de sillón y los físicos reales se enfurezcan, reconozcamos eso, por supuesto, las colisiones de partículas son emocionantes en un aspecto fundamental, nivel universal. Las colisiones de partículas son el equivalente de los físicos a agarrar el universo y golpearlo en la cabeza, preguntando si esta cosa está encendida. Al estudiar las colisiones de partículas, podemos medir no solo lo que pudo haber ocurrido justo después del nacimiento de nuestro universo, pero podemos juzgar cómo funcionan e interactúan las piezas primarias de materia.
En otras palabras:es un gran problema.
Y todavía. A pesar de toda la charla sobre acelerar y aplastar, sobre protones que viajan casi a la velocidad de la luz, sobre colisiones tan monumentales que la gente solía pensar que nos harían pedazos a todos ... lo que los científicos realmente ven no se parece a los últimos 30 incendios, Minutos destructivos de su típico éxito de taquilla de verano. Ni siquiera cuando se tiene en cuenta que hay 600 millones de colisiones por segundo cuando la cosa está encendida [fuente:CERN].
No es solo el anticlímax de que todo ese parloteo del fin del mundo no se desarrolle. Es que lo que ven los físicos cuando los protones chocan resultan ser ... datos.
Para ser justo, son muchísimos datos. Si bien sería increíble si los físicos estuvieran viendo una pantalla que mostrara protones estallando como fuegos artificiales, iluminada con etiquetas como "¡muón!" o "¡Higgs!" para identificarse fácilmente:en realidad, son números y representaciones gráficas recopiladas por los detectores los que "muestran" a los físicos lo que sucede durante las colisiones.
Los físicos buscan muchos datos diferentes cuando estudian las colisiones de partículas. Eso significa que no hay solo una señal para observar, ni siquiera un tipo de detector para medir. En lugar de, dependen de varios tipos diferentes de detectores para darles pistas sobre lo que están observando.
Primero, están mirando hacia dónde se dirigen las partículas producidas en la colisión de protones. Un dispositivo de rastreo puede hacerles saber inmediatamente algunas cosas como la carga de la partícula (el positivo se doblará en un sentido, negativo el otro) o el impulso de la partícula (el impulso alto va en línea recta, espirales bajas apretadas). Ahora recuerda no están mirando el rastro real de una partícula. En lugar de, están mirando las señales eléctricas que ha registrado una computadora, que se puede graficar en una reproducción de la ruta [fuente:CERN].
Un dispositivo de rastreo no captará partículas neutras, por lo que se identifican en un calorímetro. Un calorímetro mide la energía a medida que las partículas se detienen y se absorben. Tu puedes decirle a los físicos cosas bastante específicas, dado que cierto tipo de calorímetro mide electrones y fotones, mientras que otro está en el caso de los protones y piones [fuente:CERN]. La detección de radiación también mide la velocidad de las partículas. Los físicos estudian todos estos pequeños identificadores para determinar qué sucede con las partículas durante y poco después de una colisión.
Todas estas herramientas y la evidencia que recopilan son lo que los científicos están observando para determinar qué sucedió durante una colisión. Después, es hora de investigar cualquier resultado extraño o significativo que encuentren. Un buen ejemplo de esto fue el descubrimiento del bosón de Higgs, una partícula diminuta que impregna el universo, añadiendo masa a las partículas. Los físicos estudiaron los conjuntos de datos de las colisiones para ver si el campo de Higgs dispararía una partícula de repuesto (un bosón de Higgs) cuando dos protones se aplastaran. La idea era como ver dos corrientes de agua serpenteando a través de una playa de arena:cada corriente por sí sola podría correr suavemente a través de la arena, pero si chocaran juntos de repente, un grano de arena podría levantarse.
Ese grano de arena no fue un destello en la pantalla. En lugar de, se trazaron cuidadosamente los datos recopilados de numerosas colisiones. Estos números fueron, hasta cierto punto, probabilidades matemáticas. Otros experimentos determinaron dónde teníamos que mirar para encontrar la masa equivalente (y por lo tanto la existencia) del Higgs [fuente:Preuss].
Los científicos también sabían que si el Higgs existía, tuvo que actuar de algunas formas específicas (como la forma en que se descompuso en otras partículas). Entonces, cuando vieron un exceso de eventos más allá de lo que se predijo en una gráfica de datos, se emocionaron y pudieron empezar a juzgar si la señal que estaban viendo en los datos era algo nuevo [fuente:CERN]. En el caso del Higgs, era.
Entonces, no, los físicos de partículas no pueden ver los agujeros negros o incluso los mini-Big Bangs cuando ocurren las colisiones. Lo que ven en cambio es evidencia de que ciertas partículas explotaron durante el aplastamiento, y datos que indican que lo que vieron fue parte de un modelo predecible más grande, o si tienen más suerte, un camino de descubrimiento completamente nuevo.
Si bien sería genial ver una "colisión" asombrosa en la pantalla y luego ver aparecer una partícula verde neón que nunca antes se había visto, no descarte lo emocionante que debe ser para los físicos de partículas en la realidad. Obtener una gran cantidad de datos que apuntan a algo espectacular debe ser emocionante, en su propio derecho, incluso si eso no significa que una partícula te esté saludando en la pantalla grande.
