Una liga internacional de científicos está iniciando el proceso de décadas de desarrollo del sucesor del Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más grande y potente del mundo.

Más de 500 científicos reunidos en Berlín, Alemania, del 29 de mayo al 2 de junio para discutir el futuro de la física de partículas. El evento fue organizado por el Estudio Future Circular Collider (FCC), una colaboración internacional de físicos, y se centró en el desarrollo del próximo Gran Colisionador de Hadrones (LHC), que será siete veces más potente.

Organizado por el CERN, la Organización Europea de Investigación Nuclear, el LHC está a la vanguardia de la investigación de partículas y acelera los haces de partículas de alta energía alrededor de un túnel en bucle de 27 kilómetros. Choca estas partículas para liberar niveles extremos de energía, y al hacerlo, busca revelar los esquivos bloques de construcción del universo.

En 2012, el LHC confirmó la existencia del bosón de Higgs, la última partícula elemental invisible en el modelo estándar de física, el que da masa a toda la materia en nuestro universo. Pero encontrar el bosón de Higgs terminó dejando a los físicos con más preguntas que respuestas.

EuroCirCol, un estudio de cuatro años financiado por Europa, ahora está investigando experimentos futuros y la tecnología necesaria para llegar allí. El proyecto está sentando las bases para un acelerador de partículas tres veces más grande que el LHC, con imanes de doble fuerza que permiten a los investigadores aplastar haces de partículas junto con una potencia de hasta 100 tera electronvoltios, una aceleración de partículas aproximadamente equivalente a 10 millones de rayos.

Según el profesor Michael Benedikt, líder de la FCC, este salto de energía podría permitirnos detectar partículas previamente no observadas incluso más pesadas que el bosón de Higgs, lo que daría una visión más profunda de las leyes que gobiernan el universo.

"Cuando miras cosas como el movimiento de las galaxias, vemos que solo podemos entender y explicar alrededor del 5% de lo que observamos, "dice el profesor Benedikt, quien también es el coordinador del proyecto de EuroCirCol.

"Pero con preguntas como el llamado problema de la materia oscura, que está relacionado con el hecho de que las galaxias y las estrellas no se mueven como cabría esperar, la única explicación que tenemos es que debe haber materia que no vemos que distorsiona el movimiento en consecuencia ".

Otra pregunta que seguramente se hará es por qué se necesita un nuevo colisionador cuando se construye el LHC, la instalación científica más grande del mundo, no se terminó hasta 2008 y costó alrededor de 4 000 millones de euros.

Para comenzar, el LHC no está inactivo. Está buscando más partículas y firmas de la física hasta mediados de la década de 2020, después de lo cual debe actualizarse durante diez años con una tasa aumentada de colisiones de partículas.

Y el hecho de que el LHC tardó oficialmente casi 30 años en crearse, desde la planificación inicial hasta accionar el interruptor, significa que los investigadores ya tienen que empezar a planear para su sucesor.

Profesor Carsten P. Welsch, jefe de física de la Universidad de Liverpool, dice que el deseo de que la humanidad comprenda los principios subyacentes de la naturaleza no es el único impulsor de esta ciencia.

"La belleza de la física es que tenemos estos dos aspectos, "dijo el profesor Welsch, quien también es el coordinador de comunicaciones de EuroCirCol. "Por un lado, está planteando esas preguntas fundamentales, pero en la otra mano, no hay que olvidar que casi siempre existe un vínculo directo con aplicaciones que benefician a la sociedad de forma inmediata ".

Tim Berners-Lee, un científico británico del CERN, inventó la World Wide Web en 1989, pero el LHC también condujo a otros avances como las terapias con hadrones para el tratamiento del cáncer y los avances en las imágenes médicas.

Según el profesor Welsch, el próximo LHC podría conducir a materiales más resistentes a la radiación que pueden transportar mayor potencia, que es aplicable a los futuros reactores nucleares y redes eléctricas.

"Igualmente, los imanes de alto campo encontrarán aplicaciones directas en hospitales donde las tecnologías como los escáneres de resonancia magnética pueden mejorar sus resoluciones con mayores intensidades de campo magnético ".

Física del futuro

El profesor Benedikt confía en que los conceptos de diseño del acelerador "conducirán al rendimiento que queremos y necesitamos". En Alemania ya se está probando un prototipo del avanzado sistema de vacío de haz criogénico necesario para la FCC. pero sea cual sea el concepto final, El profesor Benedikt dice que 2018 dará forma a los requisitos técnicos y se incorporará al estudio de la FCC para iniciar los preparativos.

La formidable hazaña de crear el próximo LHC requeriría la cooperación global, cuantiosos fondos e investigadores activos en 20 años, para entonces, el profesor Welsch calcula que se habrá jubilado.

Por eso dice que gran parte del evento de la FCC está dedicado a la divulgación; tentando a las escuelas y al público con fútbol de protones, un túnel interactivo del LHC, y aceleradores de realidad aumentada.

El profesor Welsch dice que este último le permite a cualquiera crear su propio acelerador de partículas virtual utilizando una aplicación de teléfono inteligente que convierte cubos de papel impresos con códigos QR en componentes de alta tecnología.

"Pongo una caja de papel sobre la mesa, la cámara y la aplicación lo ven como una fuente de partículas de iones en la mesa de mi oficina, similar a Pokémon Go, y aquí puedo ver partículas volando por todo mi escritorio. Añadiendo un segundo cuadro, Puedo ver cómo un imán dobla mis partículas, etc. "

Él dice que este alcance es vital no solo para llevar a las próximas generaciones a la ciencia, sino también para garantizar que todos puedan conectarse y emocionarse con investigaciones más especializadas.

"Hemos tenido hijos de siete años, OMS, cuando se les pregunta qué están haciendo, decirle a sus madres que están desviando partículas cargadas usando imanes dipolos ".