Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

El acelerador de particulas europeo

Los nombres electrón, protón, neutrón pueden sernos familiares, pero a los no iniciados en la física les resultarán más extrañas otras familias de leptones, muones, tau, quarks, gravitones, gluones, mesones, etc, cuyo descubrimiento es uno de los logros más brillantes de la física de alta energía, que sirve de encuentro para la física de lo más pequeño (partículas subatómicas) y de lo más grande (Astrofísica)

Los nombres electrón, protón, neutrón pueden sernos familiares, pero a los no iniciados en la física les resultarán más extrañas otras familias de leptones, muones, tau, quarks, gravitones, gluones, mesones, etc, cuyo descubrimiento es uno de los logros más brillantes de la física de alta energía, que sirve de encuentro para la física de lo más pequeño (partículas subatómicas) y de lo más grande (Astrofísica).
 
Además, muchos de estos logros están ocurriendo en Europa según la tradición científica europea de descubrimientos relevantes en el campo de la física, desde que hace 400 años Galileo se preguntara sobre la naturaleza de la materia y de las fuerzas. Así el nombre de Newton se asocia al de la gravedad, el de Maxwell al electromagnetismo, el de los Curie al de la radioactividad y el de Einstein a la relatividad. La materia está precisamente sometida a esas 4 fuerzas: gravitatoria, electromagnética, fuerza débil manifestada en la radiactividad y fuerza fuerte que mantiene unidos en los núcleos a sus componentes.
 
Aún no han podido unificarse en un mismo esquema las tres teorías fundamentales, QED, QCD y gravitación. La QED o electrodinámica cuántica es la forma moderna de formular el electromagnetismo. Su relación con la radiactividad llevó a postular nuevas variedades de fuerza débil Y a descubrir la existencia de las nuevas partículas pesadas W y Z. También, en 1973, se describieron en forma moderna de cromodinámica cuántica, QCD, las fuerzas nucleares fuertes y ello llevó al descubrimiento de los gluones.
 
Una característica unificadora de todos estos hallazgos ha sido el papel importante que en ellos han desempeñado los investigadores del laboratorio europeo de partículas, el CERN, donde los científicos de diversos países, mayoritariamente europeos, trabajan en programas multinacionales comunes de investigación.
 
Para continuar su situación privilegiada en la física de alta energía, el CERN, a partir de 1985, se propuso la construcción de dos grandes aceleradores de partículas: el HERA, en Hamburgo, para producir colisiones entre protones y electrones, y el LEP, en las afueras de Ginebra, que es un gran colisionaclor de electrones y positrones.
 
El LEP, cuyo funcionamiento a rendimiento limitado comenzó en 1989, cuenta con un túnel subterráneo de aceleración en forma de anillo de 27 kms de longitud, en el que con la ayuda de la tecnología láser se consiguieron precisiones inferiores al milímetro y en su construcción hubo que contar con factores como la curvatura terrestre o las variaciones locales de la gravedad. Se encuentra ubicado cerca de la sede del CERN en Ginebra, pasando el túnel bajo pueblos de Suiza y Francia, y a lo largo de su camino están situados diversos electroimanes aceleradores.
 
Actualmente se están realizando cuatro grandes proyectos con el LEP. Por ejemplo, en el denominado DELPHI, España contribuye con los solenoides y parte de un calorímetro, y en él participarán durante 8 años unos 400 científicos de 38 instituciones y 16 países. 
 
En todo caso, los resultados obtenidos tras los dos primeros años de funcionamiento del LEP han sido muy prometedores. Se han producido bosones o partículas Z en una cantidad suficiente para obtener información útil para descubrir nuevas partículas que permitan avanzar en el camino de la unificación de las tres teorías antes citadas, o en otros aspectos intrigantes, como es el caso del llamado bosón de Higgs cuya existencia, aún no establecida, fue predicha por Peter Higgs a fin de explicar el concepto de masa.
 
El propio origen del Universo está íntimamente relacionado con la física de altas energías. La razón del uso de aceleradores que proporcionan cada vez más energía a las partículas usadas es la de que con ello nos acercamos más a las condiciones predominantes en el momento de la creación del Universo y en la medida que ello ocurra la diferentes fuerzas se comportarán de forma más parecida. En el momento del Big Bang, inicio de la existencia del Universo, todas las partículas y fuerzas poseerían una unidad y simplicidad que por ahora se nos oculta. Por ello, conocer más en estos temas no sólo aporta más comprensión sobre la física de lo más pequeño (partículas subatómicas), sino sobre lo más grande (púlsares) e incluso sobre la materia oscura o materia invisible, que integra a casi un 90% de la masa calculada del Universo y cuya naturaleza sigue siendo un misterio a resolver.
 
¿Qué hace mientras tanto la competencia científica americana? El acelerador lineal de Stanford, California, inaugurado en 1987, aunque de menor longitud que el LEP (3,2 kms) proporciona muy altas energías a electrones y positrones, y el Fermilab, cerca de Chicago, ha adaptado su gran acelerador de protones, el Teratrón, para reconvertido en un colisionador protón ­ antiprotón de mucha más energía que el LEP. Más aún el proyecto SSC (superconductor-supercolisionador), si se pone en funcionamiento, con un costo de más de ocho mil millones de dólares, dará lugar a la obtención de energías (protones + protones) del orden de 40 veces las del LEP. 
 
El propio CERN europeo, en su comisión de planificación a largo plazo, está estudiando adaptar el LEP para aplicarlo a un colisionador de protones e incluso se calculan las posibilidades para el siglo XXI de un inmenso acelerador lineal de gran potencia (electrones+ positrones). Aparte de otras consideraciones, no cabe duda de que la comprensión profunda del mundo material es posiblemente uno de los elementos más unificadores de la cultura humana, y los esfuerzos colaborativos del CERN europeo están contribuyendo de modo especial a ello y a que se establezca un clima de concordia y apoyo entre países y científicos dentro de los cuales los españoles, en este campo de la Ciencia, desarrollan un papel muy digno.