Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

LHC: Europa gana

EE.UU. y Europa están empeñados en diversas batallas tecnológicas, comerciales, políticas, científicas, etcétera. No en todas ellas somos perdedores los europeos. Dentro de las científicas, una de las más interesantes es la de la Física de altas energías o Física de partículas, que pretende explicar por qué el Universo es cómo es y obedece los postulados de un pequeño número de fuerzas que actúan sobre unas cuantas partículas elementales.

En esta lucha particular los europeos llevamos una notable ventaja, que puede incrementarse enormemente en los próximos años. Ello es particularmente cierto tras la reciente aprobación del proyecto LHC (Large Hadron Collider), el Gran Colisionador de Hadrones, estrechamente ligado al ya existente LEP (Large Electron-Positron Collider), un Gran Colisionador de Electrones y Positrones, ubicado en las instalaciones del CERN (Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire), en los alrededores de Ginebra, a ambos lados de la frontera franco-suiza. Los físicos de partículas han estado sumidos en los últimos años en un estado de gran excitación tras sus cada vez más interesantes descubrimientos. En muchos de estos logros los científicos del CERN han representado un papel primordial, dentro del intento general de unificar, en un mismo esquema, a todas las fuerzas conocidas de la naturaleza. Es decir, la gravitatoria, la electromagnética, la fuerza débil que se manifiesta en la radiactividad y la fuerza fuerte que hace que se mantengan unidos los protones con los neutrones en el núcleo atómico.

FUERZAS. Son estas fuerzas las que, desde el inicio del Universo, han posibilitado la formación de los diversos átomos, moléculas, planetas, galaxias o seres vivos. Son ellas las responsables de los fenómenos que observamos, como la energía que radia el Sol, la fuerza electromagnética que hace llegar parte de esa energía a la tierra o la fuerza de la gravedad que mantiene a nuestro planeta en su órbita solar.

En la actualidad el conocimiento científico nos permite hablar de verdaderas familias de partículas y de fuerzas. Respecto a las partículas con masa, las masivas, todas las cuales sienten la gravedad y la fuerza débil, se dividen en dos grandes familias: leptones (seis diferentes) y quarqs (seis diferentes). Por ejemplo, un electrón es realmente un leptón ligero, con una carga negativa, mientras que un protón está formado por tres quarqs (down, up y up), al igual que le sucede al neutrón (down, down y up). Precisamente, el pasado año 1994, se consiguió la captura e identificación de la última de las doce partículas masivas que aun permanecía sin aislar: el quarq top.

En cuanto a la familia de las fuerzas, se parte de la idea de que las fuerzas del Universo se propagan mediante partículas parecidas a las partículas de materia con las que interaccionan. Ello significa, por ejemplo, en relación con la fuerza electromagnética, la existencia de fotones, de modo que el intercambio de estos fotones, entre partículas cargadas, es lo que genera la fuerza electromagnética. Del mismo modo sucede, respecto a la fuerza fuerte cromodinámica, del color, con los gluones, ya que ligan entre sí a los quarqs. Los mesones constituyen el ejemplo característico de la fuerza nuclear fuerte que hace ligar a los protones y neutrones en el núcleo atómico, siendo los mesones combinaciones de quarqs y antiquarqs. Por otra parte, diversas partículas W y Z son las características de la fuerza débil, mientras que la partícula correspondiente a la gravedad sería el gravitón, que todavía permanece sin caracterizar ni aislar.

TEORÍAS. En febrero de 1988, bajo las montañas del Jura, tuvo lugar la finalización del túnel circular de 27 kilómetros por donde transcurre el recorrido del acelerador de partículas LEP del CERN. Su gran valor se debe a que, para el estudio de las partículas y de las fuerzas elementales, se han de analizar sus interacciones y colisiones, siendo necesario para ello que sean sometidas a grandes aceleraciones. Desde 1981 se venían estudiando, en un colisionador anterior existente, los choques entre protones y antiprotones, pero desde 1989 el LEP permitió analizar los choques entre electrones y positrones. Aunque se han despejado algunas incógnitas todavía quedan muchas por resolver, entre ellas la de la partícula o bosón de Higgs, cuya existencia ha de postularse para explicar la masa, pero que todavía no se ha detectado. Más aun, las teorías de la unificación, conocidas como teoría de la supersimetría o teoría de las supercuerdas, predicen la existencia de otras partículas todavía sin descubrir. Todo ello lleva a la necesidad de contar con aceleradores de partículas más potentes para probar que a medida que nos aproximamos a las condiciones de creación del Universo las diversas fuerzas tienden a unificarse y comportarse del modo más parecido.

LHC. Hace unos pocos meses, a pesar de la gran inversión económica ya realizada, el Senado americano, por motivos económicos, paralizó el proyecto SSC, un inmenso superacelerador-colisionador americano que iba a tener un recorrido de 83 kilómetros, con una energía de 20 billones de electrón-voltios. Así, quedó abierta la posibilidad de una superioridad europea en este campo, a través del proyecto LHC. Aunque, en los últimos años, ha pasado por muchas peripecias, finalmente, hace unos pocos meses, en Ginebra, los 19 estados miembros del CERN consiguieron que se plasmase un acuerdo que contempla la financiación y el calendario para su realización. Se aprovechará el túnel ya existente del LEP, acomodándose en el mismo un segundo acelerador, el propio LHC, con dos tubos separados que conseguirán acelerar en sentido contrario dos haces de protones, uno por cada tubo. De este modo se podrán estudiar las colisiones protones-protones, con energías del orden de los dos billones de electrón-voltios. También se analizarán los choques entre electrones y protones, además de hacer posible el usar iones más pesados que los del hidrógeno para crear una especie de plasma de quarqs que simule los primeros instantes de la evolución del Universo.

Según lo previsto, la primera etapa de la construcción concluirá el año 2004, cuando la máquina alcance la energía de un billón de electrón-voltios, mientras que la segunda fase finalizará en el 2008. Entonces, unos imanes suplementarios conseguirán aumentar la energía hasta el máximo previsto. Hasta ahora, las dificultades en alcanzar el acuerdo radicaban en discusiones financieras ya que, globalmente, el proyecto importa más de mil seiscientos millones de dólares, equivalentes a más de doscientos mil millones de pesetas. Para conseguir el consenso, ha sido necesario que Alemania, el socio de mayor contribución, baje su cuota desde el 25% al 22,5% hasta 1998. Se ha convencido, asimismo, a Francia y a Suiza para realizar, prácticamente a partes iguales, una aportación adicional a la prevista, para compensar el hecho favorecedor de que las instalaciones estén situadas entre ambas naciones.

Por otra parte, se negociará con otros estados no miembros del CERN, especialmente EE.UU, Japón y Canadá para conseguir unos trescientos millones de dólares adicionales, en concepto de uso de las instalaciones por científicos de esos países. Ello parece factible, tras la recomendación hecha por S. Drell, presidente del Comité americano creado a raíz del abandono del proyecto del SSC, en el sentido de que, dadas las circunstancias, la participación de científicos americanos en el LHC debe ser prioritaria. Por ello, el director general del CERN, Llewelyn Smith, ya ha comenzado las conversaciones con estos tres países. Todo ello permite augurar grandes éxitos para la Física de partículas de alta energía, equiparables a los que otro gran instrumento, el reparado telescopio espacial Hubble está deparando al campo de la Cosmología. Se unirán así, en forma de brillantes logros, la Ciencia de lo infinitamente pequeño con la Ciencia de lo infinitamente grande.