La Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, siglas en francés que se refieren a su anterior nombre) tendrá una importante actividad este año, aun cuando el Gran Colisionador de Hadrones entre en un periodo de inactividad de 20 meses, en los que se le dará mantenimiento, que lo pondrá a punto para que alcance las energías para las cuales fue diseñado.

La actividad para los próximos meses se centrará en los proyectos Alice, en el que participa un grupo importante de científicos mexicanos, y Elena, un detector que este año se empezará a construir y con el que posteriormente se realizarán experimentos en antimateria como parte el proyecto AEGIS.

El físico Gerardo Herrera Corral, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), informó que del 18 de enero al 10 de febrero, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus  siglas en inglés) tendrá una corrida en la que llevará a colisión protones contra iones de plomo, choques que hasta hoy no han sido observados a las energías a las que llega en la actualidad el acelerador.

El LHC es un acelerador y colisionador de partículas localizado a cien metros bajo tierra en la frontera franco-suiza, que opera desde noviembre de 2009 y cuyo objetivo primordial es entender mejor la estructura de la materia. En la actualidad estos estudios se realizan mediante varios experimentos y detectores, como Atlas (Aparato Toroidal LHC); CMS, (Solenoide compacto para muones); Alice (Gran Experimento de Colisionador de Iones); y LHCb (belleza del Gran Colisionador de Hadrones).

En busca de información para un mejor entendimiento

Durante casi un mes se podrán tomar datos protón-ion de plomo. Lo que se pretende con este experimento, explicó el también científico del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, es que Alice pueda tener una cantidad de información suficiente que permita entender mejor las observaciones que se han hecho en la colisión de iones de plomo contra plomo.

Comentó que en septiembre pasado se efectuó una muestra piloto que fue muy exitosa. “Sabemos que el acelerador puede llevar estas colisiones y una se programó del 18 de enero al 10 de febrero. Después el acelerador LHC se detendrá 20 meses.

En este tiempo se le dará mantenimiento y se le realizarán algunos acondicionamientos. Vamos a trabajar, tratamos de corregir problemas que hemos observado en los detectores, de tal forma que cuando regrese a la actividad, en 2014, lo haga con una energía mayor, es decir, con la cantidad para la cual fue diseñado: 14 teraelectrónvoltios en el centro de la masa de la colisión, pues hasta hoy lo ha hecho con ocho teraelectrónvoltios.

Herrera Corral destacó que la corrida está dedicada a Alice, proyecto en el que un grupo de alrededor de 20 investigadores (del cual forma parte), casi 30 estudiantes y científicos posdoctorales mexicanos, lo que constituye la presencia científica más fuerte de nuestro país en este programa desde sus inicios, hace 18 años.

El experto en partículas elementales recordó que en el CERN se han realizado experimentos en antimateria. En uno los protones son desacelerados y llevados a una energía muy baja, suficiente para que lleguen a formar antiátomos.

Entonces a los antiprotones que se producen en los aceleradores se les frena para combinarlos con los positrones, que son las antipartículas de los electrones, de tal manera que se junta un antielectrón con un antiprotón y forman un antiátomo de hidrógeno. Esto es lo que se ha hecho en el proyecto de Antiprotón Desacelerado y ha sido motivo de varias noticias en los años recientes.

Gerardo Herrera mencionó que a partir de esos experimentos en este año se empezará la construcción de Elena (siglas en inglés de Antiprotones de Energía Extra Baja), cuya función es tomar el haz de antiprotones para desacelerarlos. Con esta nueva máquina se aumentará el número de átomos de antimateria que se puedan producir con los menores niveles de energía nunca alcanzados, con el objetivo de mejorar los estudios de la antimateria.

Explicó que en la actualidad 99 por ciento de los antiprotones que salen del AD (Antiproton Decelerator) se pierde porque en el proceso se les frena mucho, pero el uno por ciento restante se llega a conservar, al alcanzar la energía más baja requerida para atraparlos. Con Elena se espera elevar la eficiencia de un factor de 10 a 100 veces de antiátomos atrapados.

Un tercer proyecto a realizarse en el CERN es AEGIS (siglas en inglés de Experimento en Antimateria: Gravedad, Interferometría, Espectroscopia). Este experimento sería el quinto relacionado con estudios en antimateria, luego que se ha trabajado en cuatro pruebas en esta misma línea de investigación: Atrapa, Alfa, Asacusa y Ace.

“Ahora que inicia la construcción del decelerador Elena, se aprobó también el experimento AEGIS, y de éste se empezarán a tomar datos con el propósito de medir la fuerza de gravedad que experimentan los átomos de antimateria.

Nosotros medimos y entendemos la gravedad; la sentimos todos los días, sabemos cómo se comporta y la podemos describir, pero todo lo que sabemos de la gravedad es en materia y lo que se pretende es estudiarla en antimateria y AEGIS debe tener la primera medición del efecto de la gravedad en antimateria en 2014, por lo que 2013 será un año muy intenso para todos los que participan en los experimentos que he descrito.

Recordó que en el primer semestre de 2012 se descubrió el bosón de Higgs. De julio pasado a la fecha en el LHC se pudo duplicar la cantidad de estas partículas, permitiendo constatar y dar certeza a su presencia, lo que constituyó una de las noticias más relevantes, ya que era la última partícula que hacía falta en la física del modelo estándar.

Por último, Gerardo Herrera añadió que el LCH, considerado el proyecto de largo alcance y participación internacional más grande en la actualidad en ciencia y el más ambicioso en la historia de la humanidad, llegará a una energía tan alta, en particular en Alice, que se producirá materia en condiciones extremas muy parecidas a las que existían en el universo temprano, apenas unas fracciones de segundo después de la gran explosión.