Simulant el Big Bang
El gran col·lisionador d’hadrons (LHC) del Centre Europeu de Recerca Nuclear (CERN) va entrar en funcionament ahir. És la major empresa científica que ha fet mai la humanitat. Uns 10000 científics de tot el món, principalment d’Europa, hi treballen. Els resultats els veurem els pròxims anys i, encara que seran poc comprensibles per a la majoria de la població, si són els que s’espera, revolucionaran la física actual.
Una de les conseqüències més interessants per a aquest bloc d’astronomia serà que l’LHC serà capaç de reproduir a petita escala el que va passar en els primers moments de l’Univers.
Segueix …
Ahir, després d’anys de treball, un feix de protons va estar injectat a l’interior de la gran anella circular de 27 km de circumferència, soterrada a uns 100 metres sota la frontera franco-suïssa i l’aeroport de Ginebra. Ara li estan fent donar voltes, accelerant-se fins que arribe a una velocitat pròxima a la de la llum. D’ací poc s’injectarà un feix similar de protons en direcció contraria per a que xoque amb el primer feix.
En aquest experiment tot té unes proporcions gegantines. Per fer girar els protons, que tenen càrrega positiva, cal una sèrie d’imants superconductors que els desvien i els facen seguir la trajectòria circular. Aquests protons han de viatjar en el buit més gran que es puga aconseguir a la Terra, no siga el cas que xoquen amb les molècules de l’aire abans d’arribar al seu objectiu. Aquests imants, per a que funcionen, han d’estar refrigerats amb heli líquid a -271 C, sent així un dels llocs més freds de l’Univers. L’LHC és així el major consumidor d’heli (15 tm) del món.
Aquests dos feixos de protons, que viatgen en direcció contrària, xocaran a una energia molt gran. El que passa en aquests casos és que l’energia del xoc serveix per crear noves partícules que eixiran en totes direccions. És per això que l’anell col·lisionador està recobert, en les quatres zones de xoc, amb quatre immensos detectors, tan grans com un edifici. Las partícules han de deixar rastres que pugam veure i mesurar. En un d’aquests detectors, de nom ATLAS, hi participen membres de l’IFIC (Institut de Física Cospuscular) de la Universitat de València, així com de l’IFAE (Institut de Física d’Altes Energies) i del CNM-IMB (Institut de Microelectrònica), ambdós de Barcelona.
Una de les partícules que s’espera trobar és el bosó de Higgs. És una partícula neutra (càrrega 0) predita per la teoria estàndard de la física de partícules però encara no descoberta. És molt interessant ja que explicaria la massa de les partícules, perquè el fotó no té massa i les partícules W i Z si.
Vaig estar a una conferència abans de l’estiu a la Universitat on alguns físics valencians involucrats en ATLAS explicaven amb entusiasme el detector i els resultats esperables.
Els resultats són també interessants per als astrofísics ja que l’LHC podrà recrear-nos les condicions que existiren en els primers moments de l’Univers, poc després del Big Bang.
El que serà complex serà l’anàlisi de les dades obtingudes. Cada col·lisió produirà milions de traces als detectors que hauran de ser posteriorment analitzades. El software desenvolupat eliminarà les que no siguen interessants però, així i tot, quedarà molt per comprovar.
S’ha parlat que es poden crear, com a subproductes de les col·lisions, microforats negres. Aquests objectes estranys tenen molta massa concentrats en un lloc molt menut. Són tan densos que res pot eixir d’ells ni tan sols la llum.
La Teoria de cordes, proposta de descripció unificada de totes les interaccions, incloent-hi la gravetat, considera que els constituents fonamentals de la matèria no són partícules puntuals sinó objectes unidimensionals (cordes). A més considera que hi ha unes quantes dimensions extra, a banda de les 4 conegudes (3 espacials i una temporal). Una variació d’aquesta teoria creu que aquestes dimensions són mesurables i això faria viable la creació de microforats negres a l’LHC. Però, de moment, la teoria de cordes, encara que ha tingut alguns èxits, està lluny de ser acceptada per la comunitat científica. Molts la veuen encara com totalment especulativa.
L’amic Jesús Navarro, físic de l’IFIC, preguntat per Vilaweb, recorda que esporàdicament ens arriben per mitjà dels raigs còsmics, provenint de supernoves, galàxies, etc., concentracions d’energia de més magnitud que no les que es podran arribar a produir a l’LHC i això des de fa milions d’anys. I no tenim constància que no s’haja produït cap forat negre a l’alta atmosfera terrestre. La Terra continua on està i nosaltres també.
L’experiment ha costat uns 2000 milions d’euros, dels quals Espanya ha pagat un 8%. Alguns poden pensar que això és molt. Però si tenim en compte el retorn industrial això no és tant. Molts dels resultats tecnològics obtinguts al CERN han passat a la vida quotidiana. El més conegut és l’invent de la web. Però processos industrials com tècniques de buit i de refrigeració extrema estan essent utilitzats en la indústria alimentaria.
Per tot això, moltes felicitats als amics de l’IFIC que han treballat molt aquests últims anys i també a tots els físics i enginyers de tot el món que han participat.
Us deixe un article que s’ha publicat a Levante avui, signat per Juan Antonio Fuster, de l’IFIC. Per cert, el seu nom ha desaparegut de l’edició digital, encara que si que està en la de paper.
El “LHC”, una catedral de la ciencia
Foto#: 0803019_01 ?Producció simulada d’un forat negre en ATLES. Aquest rastre és un exemple de dades simulades per al detector d’ATLES en LHC al CERN. Aquests rastres es produirien si un forat negre en miniatura es creara en la col·lisió de protó amb protó. Aquest petit forat negre decauria instantàniament a diverses partícules mitjançant un procés conegut com radiació de Hawking. Cortesia de The ATLAS Experiment at CERN, http://atlas.ch