LHC no és un tema gaire geek (perquè no podem tenir l’LHC a casa) però molts de nosaltres vam seguir ahir la posada en marxa de LHC per obtenir les primeres col·lisions. I la veritat és que des de l’anunci de la construcció de l’LHC hi ha hagut moltes veus catastrofistes sobre els resultats dels experiments que s’hi faran i el tema ha transcendit el món científic per instal·lar-se al carrer amb major o menor criteri. Intentaré ordenar una mica les idees sense ser-ne un expert i aviso que serà un pèl dens.
Anem a pams: què és el CERN?
Doncs és la Organització Europea per la Investigació Nuclear i és un organisme internacional del que formen part 20 països europeus més uns quants de fora del continent però que col·laboren en algun sentit. Està dedicat a la investigació subatòmica civil, d’aquí no en trauran mai una aplicació militar. El producte amb més èxit que n’ha sortit és sens dubte Internet com a instrument documental ja que el 1990 uns investigadors del CERN van crear la www per poder col·laborar en les investigacions.
Al CERN ténen l’LHC que és el famós “Gran Col·lisionador d’Hadrons”. De fet, abans de l’LHC tenien el LEP, que era un “Gran Col·lisionador Electró-Positró” i que es va desmantellar per construir l’LHC. Els dos aparells són molt grans i necessiten una gran infraestructura: l’LHC aprofita el túnel de 27 km del LEP que està a 100 m sota terra entre Suïssa i França. Els dos col·lisionadors en essència fan el mateix, accelerar partícules subatòmiques, però l’objecte d’estudi és diferent. El LEP accelerava electrons i positrons (molt poc massius) amb una energia de fins a 208 GeV per crear partícules subatòmiques, bosons concretament. L’LHC accelera dos feixos de protons o ions de plom que són més massius i per tant necessita més energia per portar les partícules a una velocitat propera a la de llum (99,99%). Avui l’LHC está fent col·lisionar els protons amb una energia de 7 TeV (3,5 TeV per feix de protons).
I els hadrons?
Sabent què és l’LHC anem a veure què son els hadrons. Un hadró és una partícula que està formada per altres partícules elementals tals com quarks, gluons i antiquarks, cadascun amb unes propietats característiques, la unió dels quals defineix les propietats de l’hadró que constitueixen. La unió de les partícules que formen cada hadró és molt forta però a distàncies molt petites (subatòmiques lògicament). Els hadrons més famosos són els protons i neutrons que són un tipus d’hadró anomenat barió. La física de partícules actual defineix un conjunt estàndard de partícules elementals amb unes propietats ben definides de massa, càrrega electromagnètica o càrrega de color i moltes s’han observat experimentalment. Bé, l’LHC permetrà comprovar les propietats de les partícules observades i intentar trobar les que no s’han observat però s’han predit, i per això necessitem trencar els hadrons per veure què els forma.
Actualment hi ha moltes esperances en trobar algunes partícules i en especial el Bosó de Higgs, que és la única partícula que ha predit el model estàndard i que mai s’ha observat. Aquest bosó hauria de respondre a una pregunta fonamental de la física i que encara no ha estat resolta: què és la massa?
Una altra partícula cercada és el gravitó, que explicaria les forces de la gravetat segons la teoria de la gravetat quàntica. També hi ha un altre conjunt de partícules mai observades de la mà de la teoría de supersimetria, aquestes serien simètriques a partícules existents al model estàndard com el neutralí, candidata a explicar l’existència de la materia fosca de la qual cada cop se’n tenen més evidències indirectes observant el moviment de les galàxies.
Aquestes partícules es cerquen mitjançant sis experiments. Els quatre detectors actius són: ALICE, CMS, l’específic LHCb que estudia el Quark b per la supersimetria o l’ATLAS on es faran experiments generals i un dels experiments on es cercarà el Bosó de Higgs, la matèria fosca o les sis dimensions extres que prediu la teoria de cordes.
Per cert, en física de partícules la massa es mesura en energia i concretament en eV (electró-Volts) gràcies a la relació de la famosa fòrmula d’Einstein: E=mc^2.
Quins han estat els problemes de l’LHC i perquè la oposició al seu funcionament?
L’accelerador LHC és únic al món per tamany i energia (el Tevatron del Fermilab americà “només” arriba als 2 TeV). Tampoc existeix cap llicenciatura enlloc per construir acceleradors i són els mateixos científics que havien d’utilitzar l’aparell els qui el dissenyaven. No només això sinó que l’LHC és un prototip de si mateix, és a dir, les proves es fan al producte final. Els possibles errors de càlcul o de construcció no eren dramàtics i eren previsibles, a més, no només es reparaven els errors sinó que se’n millorava el disseny. Aquestes incidències van generar inquietud a molta gent.
Doncs bé la inquietud venia del fet que l’LHC es publicitava dient que es recrearien les condicions del Big Bang per poder trobar les partícules i molta gent tenia por d’una catàstrofe a nivell planetari. El cert es que ningú sap què va passar després del Big Bang on hi havia unes condicions especials que van durar molt poc i que van donar lloc a l’univers tal i com el coneixem. A aquest nivell la física actual no pot explicar els primers instants de l’univers. No se sap el perquè de l’asimetria entre matèria i antimatèria de l’inici de l’univers o si es mostraven les 10 dimensions de la teoria de supercordes. L’accelerador del CERN en aquestes colisions pot crear forats negres de nivell subatòmic i altament inestables però no haurien de tenir massa durada. Com que mai s’havien fet aquests experiments ningú sabia fins a quin punt éren realment perillosos.
Ara l’accelerador LHC amb el rècord establert de 7 TeV inaugura una serie d’experiments que duraran entre 18 i 24 mesos, l’anomenat Primera Física. Després d’aquest període començarà a operar amb l’energia per al qual s’ha dissenyat, 14 TeV. Un interessant període on les lleis de la física elemental i la nostra concepció de l’univers pot completar-se o canviar completament, però encara queda molt per això.
4 comentaris