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El gran colisionador de hadrones: el acelerador de partículas más potente del mundo

El 10 de septiembre de 2008, científicos de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), Ginebra, realizaron la primera operación de prueba de lo que se había descrito como la máquina más grande y el experimento científico más ambicioso jamás construido: el Gran Colisionador de Hadrones (LHC ). Para la prueba, los científicos guiaron con éxito haces de partículas subatómicas alrededor de una estructura en forma de anillo que tenía unos 27 km (17 millas) de circunferencia y formaba el corazón del colisionador. La estructura estaba ubicada en un túnel circular subterráneo que el CERN había construido originalmente para un acelerador de partículas anterior llamado Gran Colisionador de Electrones y Positrones (1989-2000). El túnel se encuentra debajo de la frontera franco-suiza cerca de Ginebra a una profundidad de 50 a 175 m (165 a 575 pies).

El LHC fue diseñado para enviar dos haces de hadrones (protones y otras partículas que se componen de quarks) en direcciones opuestas alrededor de la estructura en forma de anillo. Inicialmente, se usarían protones (núcleos de hidrógeno), pero se planearon experimentos posteriores con iones pesados ​​como núcleos de plomo, que consisten en protones y neutrones. Dentro del LHC, las partículas viajaron en canales evacuados a un vacío más alto que el del espacio profundo y se enfriaron a dos grados del cero absoluto. Durante la operación a gran escala, las partículas se acelerarían a velocidades dentro de una millonésima parte de un porcentaje de la velocidad de la luz. En cuatro puntos del túnel, los caminos de las partículas se cruzaban de modo que algunas de las partículas chocaban entre sí y producían una gran cantidad de nuevas partículas.Enormes imanes que pesaban decenas de miles de toneladas y bancos de detectores recolectarían y registrarían las partículas producidas en cada punto de colisión. Con la potencia máxima, las colisiones entre protones se producirían a una energía combinada de hasta 14 billones de electronvoltios, aproximadamente siete veces mayor que lo que se había logrado anteriormente con cualquier otro acelerador de partículas.

El proyecto del LHC tardó un cuarto de siglo en realizarse. La planificación se inició en 1984, y en 1994 el órgano de gobierno del CERN dio el visto bueno final al proyecto. Muchos miles de científicos e ingenieros de docenas de países participaron en el diseño, planificación y construcción del LHC, y el costo de su construcción fue de más de $ 5 mil millones. La primera operación a gran escala del LHC se había programado para fines de 2008, pero se pospuso para investigar y reparar una fuga que se desarrolló en el sistema de enfriamiento de helio del colisionador debido a un mal funcionamiento eléctrico.

Uno de los objetivos del proyecto LHC era comprender la estructura fundamental de la materia recreando las condiciones extremas que, según la teoría del Big Bang, ocurrieron en los primeros momentos del universo. (La alta energía involucrada había llevado a algunos críticos a afirmar que el LHC podría crear un pequeño agujero negro que podría destruir la Tierra, pero las revisiones de seguridad de los científicos refutaron tales preocupaciones y concluyeron que el colisionador no produciría nada que no hubiera sido producido por colisiones de rayos cósmicos de alta energía en la atmósfera). Durante décadas, los físicos habían utilizado el llamado modelo estándar para describir las partículas fundamentales que componen la materia. El modelo había funcionado bien pero tenía debilidades. Primero, y lo más importante, no explicó por qué algunas partículas tienen masa.En la década de 1960, el físico británico Peter Higgs postuló un tipo de partícula que interactúa con otras partículas para proporcionar su masa. Las partículas de Higgs nunca se habían observado, pero se esperaba que pudieran producirse en las colisiones de muy alta energía del LHC. En segundo lugar, el modelo estándar requería algunas suposiciones arbitrarias, que algunos físicos habían sugerido que podrían resolverse postulando una nueva clase de partículas supersimétricas; estas partículas también podrían ser producidas por las colisiones en el LHC. Finalmente, el examen de las asimetrías entre las partículas y sus antipartículas podría proporcionar una pista sobre otro misterio: el desequilibrio entre la materia y la antimateria en el universo.pero se esperaba que pudieran producirse en las colisiones de muy alta energía del LHC. En segundo lugar, el modelo estándar requería algunas suposiciones arbitrarias, que algunos físicos habían sugerido que podrían resolverse postulando una nueva clase de partículas supersimétricas; estas partículas también podrían ser producidas por las colisiones en el LHC. Finalmente, el examen de las asimetrías entre las partículas y sus antipartículas podría proporcionar una pista sobre otro misterio: el desequilibrio entre la materia y la antimateria en el universo.pero se esperaba que pudieran producirse en las colisiones de muy alta energía del LHC. En segundo lugar, el modelo estándar requería algunas suposiciones arbitrarias, que algunos físicos habían sugerido que podrían resolverse postulando una nueva clase de partículas supersimétricas; estas partículas también podrían ser producidas por las colisiones en el LHC. Finalmente, el examen de las asimetrías entre las partículas y sus antipartículas podría proporcionar una pista sobre otro misterio: el desequilibrio entre la materia y la antimateria en el universo.El examen de las asimetrías entre las partículas y sus antipartículas podría proporcionar una pista sobre otro misterio: el desequilibrio entre materia y antimateria en el universo.El examen de las asimetrías entre las partículas y sus antipartículas podría proporcionar una pista sobre otro misterio: el desequilibrio entre la materia y la antimateria en el universo.

Como ocurre con todos los experimentos innovadores, los resultados más emocionantes pueden ser inesperados. En opinión del físico británico Stephen Hawking, “será mucho más emocionante si no encontramos el Higgs. Eso mostrará que algo anda mal y tenemos que volver a pensar ".

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