
Cabe verlo como el mayor y más potente microscopio de la historia de la ciencia. El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), a punto de inaugurarse, sondeará, bajo los aledaños de Ginebra, las menores distancias (hasta un nano-nanómetro) y energías más altas jamás analizadas. Los físicos de partículas llevan más de diez años esperando una oportunidad de explorar ese dominio, a veces llamado la escala tera por su gama de energías: del orden de un billón de electronvolt, o 1 TeV. Se espera que se produzcan hallazgos físicos importantes a estas energías, como el de la escurridiza partícula de Higgs (de la que se cree que dota de masa a otras partículas) y de las partículas que constituyen la materia oscura, que comprende la mayor parte de la materia del universo.
La gigantesca maquina, tras un periodo de construcción de nueve años, debería empezar a producir haces del partículas el año en curso. Está previsto que la puesta a punto progrese de un haz a dos, y a conducirlos a que choquen; desde energías menores hasta la escala tera; de las bajas intensidades de prueba a las más intensas, validas para la producción de datos a ritmos útiles, pero más difíciles de controlar.
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Para entrar en el nuevo territorio que supone la escala tera, los parámetros básicos del LHC superan los de los anteriores colisionadores en casi todos los aspectos. Sus haces de protones tienen energías mucho más altas. Sus casi 7.000 imanes, refrigerados por helio liquido a menos de dos grados Kelvin [-270 grados centígrados] para que sean superconductores, dirigirán y focalizarán dos haces de protones cuya velocidad se acercara a la de la luz en menos de una milmillonésima de un uno por ciento. Cada protón tendrá unos 7 TeV de energía, 7.000 veces tanta energía como la que contiene en su masa un protón en reposo, según la fórmula de Einstein E=mc². Esta energía viene a septuplicar la que imparte el que hasta ahora era el acelerador más poderoso, el colisionador Tevatrón, del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi, en Batavia.
Reviste idéntico interés el diseño de la maquina, proyectada para producir haces con 40 veces la intensidad, o luminosidad, de los haces del Tevatrón. Cuando el LHC este completamente cargado y con la máxima energía, las partículas que circulen por él tendrán una energía más o menos igual a la energía cinética de más de 900 coches que viajen a 100 kilómetros por hora, suficiente para calentar el agua de unos 2.000 litros de café.
Los protones viajaran en unos 3.000 paquetes, distribuidos a los largo de los 27 kilómetros de circunferencia del colisionador. Cada paquete, de hasta cien mil millones de protones, tendrá el tamaño de un alfiler y escasos centímetros de longitud; se comprimirán a unas 16 micras de diámetro, como el más fino de los cabellos humanos, en los puntos de colisión. Estos alfileres se cruzaran en cuatro puntos del anillo, donde se producirán más de 600 millones de colisiones de partículas por minuto. Hablando con propiedad, las colisiones, o sucesos, como las llaman los físicos, se producirán entre las partículas que componen los protones: quarks y gluones. El más violento de los choques liberara aproximadamente una séptima parte de la energía disponible en los protones padres, unos 2 TeV.
Cuatro detectores gigantes – el mayor llenaría media catedral de Notre Dame y el más pesado contiene más hierro que la Torre Eiffel – harán el seguimiento de los miles de partículas arrojadas por cada colisión en sus respectivos centros y medirán sus propiedades. A pesar del tamaño de los detectores, algunos de los elementos han de colocarse con precisión de hasta 50 micras.
Los casi 100 millones de canales de datos de cada uno de los dos mayores detectores llenarían 100.000 CD por segundo, tantos como para levantar una pila hasta la Luna en seis meses. En lugar de intentar grabarlo todo, los experimentos tendrán, pues, sistemas de detección (“triggers”, “disparadores”) y de adquisición de datos. Actuaran como grandes filtros de correo basura. Descartaran inmediatamente la mayor parte de la información; cada segundo enviaran, para su archivo y posterior análisis, sólo los datos de los 100 sucesos que parezcan más prometedores al sistema de computación central de LHC en el CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas y sede del colisionador.
Una “granja” de unos cuantos millones de computadores del CERN convertirá los datos brutos filtrados en conjuntos de datos más compactos y organizados, para que los físicos los estudien. Para su análisis recurrirán a una red conformada por decenas de millares de ordenadores personales, todos conectados a distribuidores o concentradores de una docena de centros en tres continentes, que a su vez estén conectados al CERN mediante cables ópticos exclusivos.
Articulo aparecido en Investigación y Ciencia Nº 379, su autor es Graham P. Collins.