Luego de que se confirmara su apagado por cuatro años para una profunda actualización tecnológica, el Gran Colisionador de Hadrones volvió a ocupar un lugar central en la agenda científica internacional. Se trata del acelerador de partículas más grande y potente del planeta, una infraestructura clave para la física moderna que permitió uno de los mayores descubrimientos de las últimas décadas, la detección del bosón de Higgs, conocido popularmente como la “partícula de Dios”.
El Gran Colisionador de Hadrones, también llamado LHC por sus siglas en inglés, está ubicado en Europa y es operado por el CERN. El acelerador se encuentra instalado en un túnel circular de 27 kilómetros de longitud que se extiende bajo la frontera entre Suiza y Francia, a una profundidad promedio de 100 metros.
El LHC comenzó a colisionar partículas en 2009 y desde entonces se transformó en una herramienta fundamental para estudiar las leyes básicas de la naturaleza. En su interior, grupos de protones viajan casi a la velocidad de la luz y chocan entre sí en cuatro puntos específicos del anillo, donde se ubican enormes detectores diseñados para registrar los resultados de esas colisiones.
Tras varios ciclos de funcionamiento y períodos de mantenimiento, el colisionador volvió a ser noticia por su apagado programado de cuatro años, una pausa que permitirá convertirlo en una versión más avanzada y con mayor capacidad de observación. La decisión apunta a ampliar el alcance de los experimentos y profundizar el estudio de los componentes más elementales del universo.
Una máquina subterránea diseñada para recrear el origen del universo
Dentro del anillo del LHC, de 27 kilómetros de longitud, dos haces de partículas de alta energía viajan en direcciones opuestas a través de conductos separados. Los protones se aceleran hasta alcanzar velocidades cercanas a la de la luz antes de colisionar de manera controlada en puntos de interacción específicos.
El movimiento de los haces está guiado por un intenso campo magnético generado por electroimanes superconductores. Estos imanes están construidos con bobinas de un cable especial que funciona en estado superconductor, lo que permite conducir electricidad sin resistencia ni pérdida de energía, siempre que se mantengan a temperaturas extremadamente bajas.
Cuando los protones chocan, las colisiones generan nuevas partículas subatómicas que solo existen durante instantes ínfimos. Esos productos son analizados por detectores gigantes ubicados alrededor de los puntos de interacción, entre ellos el experimento Compact Muon Solenoid, uno de los más grandes y complejos jamás construidos.
El análisis de estas colisiones es realizado por físicos de todo el mundo, que utilizan los datos para poner a prueba teorías fundamentales sobre la estructura de la materia. El LHC es capaz de producir hasta mil millones de colisiones protón-protón por segundo, una cifra que permitió alcanzar niveles de precisión inéditos en la investigación científica.
Gracias a ese volumen de datos, los investigadores lograron profundizar su comprensión de cómo se comportan las partículas elementales y de qué manera se organizan las fuerzas que gobiernan el universo. Cada colisión aporta información valiosa que puede confirmar o cuestionar los modelos teóricos vigentes.
El CERN descubre una nueva partícula y vuelve a correr el límite de lo que sabe sobre la materia
Cómo se descubrió el bosón de Higgs y por qué fue un hito histórico
Durante décadas, los físicos buscaron una pieza clave que faltaba en el rompecabezas de la naturaleza, una partícula esquiva que explicara por qué la materia tiene masa. Esa partícula, apodada la “partícula de Dios”, es el bosón de Higgs, cuya existencia había sido teorizada durante casi medio siglo.
El 4 de julio de 2012, investigadores del CERN anunciaron el descubrimiento de una nueva partícula subatómica compatible con el bosón de Higgs. El hallazgo fue realizado de manera independiente por los equipos de los experimentos ATLAS y CMS, que observaron señales coincidentes en los datos obtenidos por el LHC.
El CERN describió ese anuncio de la siguiente manera: “El descubrimiento de una partícula compatible con el bosón de Higgs abre el camino a estudios más detallados”. La partícula detectada tenía una masa de aproximadamente 125 gigaelectronvoltios, en línea con las predicciones teóricas del Modelo Estándar de la física de partículas.
El bosón de Higgs está vinculado al campo de Higgs, un campo de energía invisible que, según el Modelo Estándar, impregna todo el universo. Como explica el CERN: “Se cree que el campo de Higgs impregna todo el espacio, y las partículas adquieren masa a través de su interacción con dicho campo”. El bosón de Higgs no es la fuente de la masa en sí, sino la manifestación observable de ese campo.
La expresión “partícula de Dios” no fue creada por los científicos. Se popularizó tras la publicación en 1993 del libro La partícula de Dios, del físico y premio Nobel Leon Lederman, quien luego aclaró que el título original que había propuesto era “La maldita partícula”, en referencia a la enorme dificultad que implicó detectarla.
El descubrimiento del bosón de Higgs completó el Modelo Estándar, una de las teorías más exitosas de la ciencia moderna, y le valió el Premio Nobel de Física 2013 a Peter Higgs y François Englert por haber predicho el mecanismo teórico décadas antes.
