¿Donde quedo el LHC?
El Gran Colisionador de Hadrones GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC) es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, sigla que corresponde su antiguo nombre en francés: Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), cerca de Ginebra, en la frontera franco-suiza. Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.
Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.
El Gran Colisionador de Hadrones busca universos paralelos
Aunque lo pueda parecer, no nos hemos vuelto locos –en todo caso los físicos del CERN-, ni hablamos de ciencia ficción. Se trata de una noticia real: Los científicos que trabajan con el Gran Colisionador de Hadrones o LHC -por sus siglas en inglés- tratan de hallar universos paralelos a los conocidos.
Como se trata de un tema muy serio, lo mejor será dejar de lado las bromas y tratar de explicar el significado y el objeto de tal experimento, algo que no resulta fácil ni siquiera para los responsables del mismo.
El objetivo principal del CERN es comprobar hasta sus límites la validez del Modelo Estándar. Éste no es otra cosa que la teoría actualmente en vigor acerca de la física de partículas y no incluye a la gravedad.
Por ello, tratan de hallar una ‘súper teoría’ que englobe al Modelo Estándar y a la Teoría Gravitacional. La máxima expresión de este Modelo es el ‘Bosón de Higgs’, también conocido como ‘Partícula de Dios’, una hipotética partícula elemental masiva que conformaría las más pequeñas conocidas hasta la fecha.
Por otra parte, se encuentra la Teoría de Cuerdas, perfeccionada por la Teoría de Supercuerdas y, posteriormente por una superior que las engloba a todas llamada Teoría M. Ésta propugna, básicamente, que dentro de las partículas elementales no hay otras más pequeñas, sino cuerdas o filamentos que vendrían a ser hilos de energía y que pueden estirarse formando una especie de malla. Esta teoría permitiría armonizar la incertidumbre que refleja la mecánica cuántica con la regularidad de la Teoría Gravitacional.
Hasta este punto, todo va muy bien. Pero hay un problema y aquí es donde surgen los universos paralelos: para que todo ello sea posible, se necesitan más dimensiones que las tradicionales. Concretamente, a las tres espaciales y a la temporal, debían unirse otras seis adicionales.
Por si la complicación fuera escasa, en 1995 Edward Witten añadió una undécima que debía englobarlas a todas y que, si las cuerdas tuvieran la suficiente energía, podría ser tan grande como nuestro universo.
Por todo ello, los científicos buscan esos necesarios universos paralelos a través del LHC. Éste funciona haciendo chocar dos haces de protones a velocidades que alcanzan el 99,99 por ciento la de la luz. Así, su colisión produce altísimos niveles de energía.
La consecuencia que esperan es que, tras su choque, falte alguna partícula, lo que interpretarían como que, debido a esa energía, ha pasado a otra de esas dimensiones o universos paralelos.
La primera búsqueda de agujeros negros en el LHC del CERN no encuentra ninguno
El experimento CMS (Compact Muon Solenoid) del LHC (Large Hadron Collider) en el CERN ha buscado microagujeros negros en las colisiones protón-protón a 7 TeV c.m. desde marzo a octubre, 35/pb de datos, y no ha encontrado ninguno. CMS descarta la producción de microagujeros negros con una masa menor de 3’5 TeV (la energía de cada haz de protones en el LHC).
El mundo no se ha acabado. No se han producido agujeros negros “fatales” en el LHC este año. Sin embargo, podrían haberse producido agujeros negros microscópicos que se hubieran evaporado por radiación de Hawking. La colaboración CMS ha realizado la primera búsqueda de la historia de agujeros negros en las colisiones de partículas elementales en un gran acelerador. La búsqueda ha sido infructuosa, pero permite limitar la masa de los posibles agujeros negros en el rango 3’5–4’5 TeV, dependiendo del modelo teórico utilizado para las dimensiones extra del espaciotiempo.
La producción de microagujeros negros en las colisiones de partículas a alta energía es una de las predicciones de las teorías de cuerdas y de las teorías que proponen dimensiones extra del espaciotiempo. Si las dimensiones extra son muy grandes (submilimétricas), la teoría de Arkani-Hamed, Dimopoulos y Dvali (llamada teoría ADD), predice la producción de estos agujeros negros a la energía de la escala de Planck efectiva que depende del tamaño de dichas dimensiones extra. Si dicha energía fuera de 1 TeV, la teoría predice una sección eficaz de producción de estos microagujeros negros de 100 pb, lo que indica que, de existir, se habrían observado en las colisiones de los experimentos CMS y ATLAS durante 2010.
La señal que se observaría cuando un microagujero negro se evapora por radiación de Hawking es muy distintiva y fácil de encontrar en las colisiones. Más del 75% de las partículas producidas serían quarks y gluones, que producirían chorros de partículas con un momento transversal y una energía desequilibrados (porque parte de esta energía se difundiría por las dimensiones extra). El resto, menos del 25%, serían leptones, bosones W y Z, fotones y quizás bosones de Higgs. La señal sería espectacular y por ello muy fácil de observar: múltiples chorros de partículas hadronizadas con energías del orden de cientos de GeV.
La búsqueda realizada por CMS en las colisiones a 7 TeV c.m. en el LHC durante los meses de marzo a octubre de 2010, aproximadamente un total de 34’7± 3’8 /pb de colisiones no ha encontrado ningún agujero negro. Se infiere que el límite inferior a la posible masa de estos agujeros negros con un intervalo de confianza del 95% CL está en el rango de 3’5 a 4’5 TeV para valores de la energía de la escala de Planck efectiva hasta de 3’5 TeV (la energía de cada haz de protones).
Funcionamiento del LHC
