El dispositivo más grande del mundo – segunda parte.

¡Buenos días amigos!

Bien, en el post anterior ya tuvimos oportunidad de tomarnos el aperitivo; ahora vamos a pasar al plato principal… bueno, de hecho, vamos a entrar en materia. Es decir, como si nos adentráramos dentro del relleno del conocido pastel (o “pie”) steak and kidney (espero digerirlo).

Simplificando las cosas – vamos a descubrir lo que pasa entre las paredes de esos sencillos edificios en la frontera Franco-Suiza, donde los físicos nucleares estudian la naturaleza misma de…la naturaleza – en su nivel más profundo.

Sólo que… no esperes que exprese, en un lenguaje profano, cada pequeño detalle que sucede dentro de los aceleradores. Todo lo que voy a decirte es lo que recuerdo de la excursión de cuatro horas; y teniendo en cuenta el inevitable cansancio – resulta difícil recordar datos concretos. Recibí ayuda de mis dos compañeros de viaje, A.B y S.B, para que así las historias no parecieran tan cortas.

Primero, una vez más, una advertencia:

¡Queridos físicos nucleares! ¡Otro favor! Quiero que entendáis que intentaré explicar de forma sintética una ciencia compleja – tecnologías, procesos, experimentos… – pero lo hago como un hombre sencillo de la calle que, accidentalmente, se detiene a mirar a través de la rendija de una puerta de una habitación que esconde algunos de los mayores secretos del mundo. De por sí, habrá algunas imprecisiones. Pero, como digo, ¡no seáis duros conmigo! De todos modos, si algún profesional tiene algo que decir, por favor… > utilicen la sección de comentarios de abajo.

Todo el mundo, o casi la mayoría de la gente, habrá escuchado hablar del Gran Colisionador de Hadrones y del CERN.

Pero si sólo habéis oído hablar de ellos, y no los habéis visto con vuestros propios ojos, ambos pueden parecer un poco… abstractos, y os pueden dejar bastante boquiabiertos y perplejos – con un ‘¿EH?‘ en la boca. Pero cuando te lo explican, lenta y metódicamente – para ser exactos dentro del edificio del CERN – todo, poco a poco, empieza a estar un poco más claro.

Antes un poco de historia… el CERN empezó su vida modesta y humildemente en la década de 1950. Desde entonces, ha crecido y se ha expandido de manera orgánica, añadiendo nuevos bits cuando eran necesarios, formando así un verdadero colchón de aceleradores de distintos tamaños y con diferentes propósitos, por ejemplo, para la dispersión e investigación de micro elementos de todo tipo de materia.

Fuente

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Al principio sólo había, relativamente pequeños aceleradores (el primero fue construido en 1957). Gradualmente, a medida que se inventaban nuevas tecnologías, se añadían aceleradores de mayor eficiencia, mientras que al mismo tiempo algunos de los más antiguos se empezaron a retirar, ya que su tecnología era cada vez menos relevante.

El mosaico se ha convertido hoy en un complejo y enredado sistema para la dispersión de las partículas atómicas. Al principio, las partículas van de un acelerador a otro, luego a un tercero, y así sin parar hasta que estas partículas se dispersan a mega velocidades, y luego los campos magnéticos envían las partículas a donde sea necesario. ¡Y voilà! Se coge un protón aquí o un neutrón allá, se giran a velocidades violentas dentro de los aceleradores, y una vez fuera ¡se disparan al objetivo! Y luego se vuelve atrás y se analiza el resultado.

¡Es la alquimia de hoy día!

En la Edad Media, los alquimistas mezclaban los ingredientes más extraños, los hervían y luego examinaban el resultado. Hoy en día los alquimistas hacen los mismo – solo que con otros ingredientes. Tienen protones que colisionan con neutrones a casi la velocidad de la luz, y luego también comprueban el resultado. Este paralelismo me hace reflexionar: el hombre siempre fue curioso – y ¡un ignorante! Y aún lo sigue siendo – ¡ un curioso ignorante! Por supuesto hemos aprendido un montón desde la Edad Media, pero con el tiempo somos conscientes de cómo las periféricas fronteras de nuestro conocimiento creciéndose mantienen en expansión – ¡casi infinitamente! ¡Esto sí que es curioso! Y emocionante – significa que aún queda mucho por descubrir :).

Por ahora, sin embargo, vamos a continuar con lo tangible…

Antes pensaba que el Gran Colisionador de Hadrones encarnaba la perfección de la ingeniería. Sin embargo, el Gran Colisionador de Hadrones es una colección de diferentes tecnologías de distintas décadas – las últimas añadidas a las primeras. Primero fue el sincrociclotrón. Luego dieron con algo más moderno para la circulación de partículas, que permitía el control de la dirección de campos magnéticos. Más tarde añadieron un balcón y un ático, y así sin parar…

Ahora todo parece una red ferroviaria: primero construyen una línea y una estación, luego añaden railes y coches cama más modernos. Ahora el mapa del CERN parece una vía férrea. Ramas, esferas (aceleradores), y callejones sin salida (trampas).

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Entonces, ¿qué es lo que pasa dentro del Gran Colisionador de Hadrones?

Aquí es donde pasa todo. Cogen un átomo de hidrógeno, arrancan un electrón, mientras el protón restante se dispersa y luego se golpea a una velocidad bestial (casi a la velocidad de la luz, si somos capaces de creer en la Teoría de General de la Relatividad de Einstein) en contra, otro protón, que a la misma velocidad vuela en dirección opuesta a lo largo de una tubería paralela (seguiremos con esto más adelante). En resumen, dispersa dos sustancias a una velocidad loca y éstas estallan unas contra otras.

¡No lo probéis en casa! El proceso de división de protones no es nada fácil; requiere una rigurosa eficiencia y una considerable energía eléctrica (si lo probáis en casa, no solo quemaréis los fusibles de la casa, sino también los de todo el vecindario).

Volviendo a la física…

En la otra estación de ferrocarril del CERN dispersan y estallan entre sí no sólo simples protones sino también otros materiales. También se utilizan iones de plomo y neutrones.

Ahora hablemos de algunos procesos matemáticos del fenómeno en el CERN. ¡Y eso es bastante alucinante!

1. La masa de protones en el paquete es pequeña, pero la velocidad es tal que la energía del haz parece la velocidad de un tren. Nos dicen que “no importa cómo estemos de cerca de la velocidad de la luz”. Aun así, es rápido. Como resultado, los científicos investigan las bases científicas para construir una nueva teoría de las partículas atómicas, traspasando los límites del modelo estándar de conocimiento. Esto podría significar para la humanidad lo que un ordenador podría haber hecho para el hombre prehistórico – en aquel entonces no habría estado claro (en absoluto), pero con el tiempo…
2. Continuando con el colisionador, un protón atraviesa varios aceleradores (lineal, de alto voltaje, uno más y uno de siete kilómetros). Al final, un haz de protones se mueve a una velocidad de más de 10.000 ciclos por segundo.
3. Aquí, la concentración de ‘ciencia’ por metro cúbico de aire puede sentirse físicamente. Cuando visitamos el primer edificio, mi primer comentario fue: “Aquí huele a ciencia”. Lo que alguien de allí respondió: “Sí, la ciencia huele igual en todas partes”.

En general, el CERN – es un lugar “apropiado” para trabajar. Aquí, en seguida sientes el aura – el olor del trabajo de las grandes ideas y las mentes en ebullición. Me lo quedaría en una vida paralela. La ciencia superior, las últimas técnicas y una innovación increíble. Algo así como lo que tenemos en nuestro laboratorio de investigación de antivirus. Bueno, o en otra vida… sí – cualquier día pasaré de la programación informática a la física nuclear :).