“De aquí a un par de años esperamos encontrar el bosón de Higgs”
Cristina G. Pedraz/DICYT Desde el inicio del experimento del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), un equipo de científicos españoles del grupo de Física de Partículas del Ciemat (Centro de Investigaciones Energéticas, Mediambientales y Tecnológicas) trabaja en el detector CMS, uno de los más importantes. Jesús Puerta Pelayo, uno de los miembros del grupo, ha explicado en Valladolid aspectos como la motivación científica para la construcción del colisionador, los conocimientos actuales, los retos a afrontar en física de partículas o los resultados obtenidos hasta la fecha en el LHC y los que se esperan en el futuro. En declaraciones a DiCYT ha avanzado que, de aquí a un par de años, se espera encontrar el Boson de Higgs, una partícula elemental hipotética cuya existencia está prevista en el modelo estándar de la física de partículas, pero que hasta el momento no ha sido observada.
“El modelo teórico que tenemos nos dice cómo son las partículas, que masas tienen, cómo se comportan o las interacciones que hay entre ellas. Pero hay una pieza que falta, que está predicha en la teoría pero que no hemos conseguido ver hasta ahora y que sería la encargada de proporcionar masa al resto”, detalla el investigador, quien recuerda que todas las partículas tienen una determinada masa pero que el mecanismo a través del cual la adquieren está regulado por el campo que genera el bosón de Higgs.
El Gran Colisionador de Hadrones está construido a 100 metros de profundidad en las instalaciones del Laboratorio Europeo de Física de Partículas (CERN), en la frontera entre Suiza y Francia. Se trata del mayor acelerador de partículas del mundo, de 27 kilómetros de circunferencia, y ya está realizando colisiones de partículas con la energía más alta jamás conseguida. Se espera que el LHC acelere protones hasta velocidades próximas a las de la luz, con el objetivo de ofrecer nueva información para la comprensión de la naturaleza y el origen del Universo y ayudar a desvelar los grandes enigmas aún por resolver de la física moderna. El gran acelerador podrá recrear así las condiciones que tenía el Universo primitivo una fracción de segundo después del Big Bang.
Como detalla Jesús Puerta, en el experimento se emplean protones tomados de átomos de hidrógeno.”El núcleo del átomo de hidrógeno es un protón, así que arrancamos los electrones y los protones los dirigimos gracias a campos magnéticos y construimos un chorro de esas partículas. Les vamos dando empujoncitos para que adquieran cada vez más energía y las tenemos dando vueltas en un anillo. Cuando han alcanzado la energía suficiente las hacemos chocar y estudiamos el producto de esos choques”, apunta. Las colisiones se producen a una energía muy alta, que sólo está presente en el universo unos milisegundos después del Big Bang.
Desde que el pasado 30 de marzo se obtuviera la energía más alta lograda por el acelerador, se está aumentando el número de colisiones. El fin, como señala el investigador, es realizar colisiones durante muchos años y registrar toda la información. “Los resultados hasta el momento son bastante satisfactorios porque estamos consiguiendo reproducir los resultados que se habían obtenido con aceleradores precedentes, y ese era el objetivo en las primeras fases de la toma de datos”. El reto ahora es distinguir las partículas que se quieren producir, como el bosón de Higgs, una tarea complicada. Para ello, “lo primero que es conocer bien los detectores, reproducir los procesos que ya sabemos que se van a originar, estudiarlos, calibrarlos, poner a punto los detectores y una vez que se haya conseguido podremos observar si hay alguna información extra que no nos esperamos”.
Nuevos calorímetros
El grupo español trabaja ya en la futura generación de aceleradores. Así, es el único que se ha adherido a la colaboración Calice, encargada de realizar estudios de calorimetría para el futuro acelerador ILC (International Lineal Collider). “Los aceleradores siempre van en parejas, uno chocar partículas más grandes, como el LHC (protones) y otro complementario que debe ser capaz de medir con más precisión el que las partículas grandes haya visto”, asegura, ya que las medidas que se obtengan con el LHC apuntarán hacia un rango de energía u otro más interesante para seguir estudiando. “Sobre ese rango tendremos que construir una máquina más precisa, será un paso más”, concluye.
El equipo de científicos españoles se encuentra en el grupo encargado de construir un prototipo novedoso de calorímetro, con el fin de comprobar si es viable y cubre las expectativas. Mientras que los calorímetros tradicionales (detectores que absorben una partícula y miden su energía) son analógicos, el grupo propone un sistema digital, de tal forma que pueda medir la energía y también las trayectorias.