Reconstruyen los primeros instantes del universo

(Los acentos fueron obviados por cuestiones tecnicas)

La "maquina de Dios" recreo los efectos inmediatos del Big Bang.

Con un año y medio de atraso, 10.000 fisicos de todo el mundo descorcharon ayer champagne para celebrar el inicio de una nueva era en el estudio de la conformacion de la materia, que puede ayudar a contestar preguntas pendientes sobre la infancia y el destino del universo.

La alegria estallo cuando el Large Hadron Collider (LHC), el acelerador de particulas subatomicas mas grande del mundo, hizo chocar haces de protones (que componen, junto con los neutrones, el nucleo de los atomos) a siete billones de electronvoltios, una energia nunca alcanzada en la historia de la humanidad, que triplica lo que se habia logrado hasta ahora. Dicho mas simplemente, los cientificos comenzaron a recrear el universo tal como era apenas fracciones de segundo despues del Big Bang.

Entre los cientificos que trabajan en el proyecto del LHC, una maquina colosal de 27 km de circunferencia, enterrada a 100 metros de profundidad bajo la frontera franco-suiza, se encuentra un destacado grupo de argentinos que investigan en las universidades de La Plata y de Buenos Aires.

Tras acelerar los protones a 0,9999999% la velocidad de la luz (hasta 1000 millones de kilometros por hora), las primeras colisiones se produjeron cerca de la una de la tarde en Ginebra (las 8 de la mañana en Buenos Aires), unas seis horas despues de lo previsto inicialmente.

"De repente, veiamos una luz que se perdia y deciamos «¡no, no puede ser!» -cuenta, con su habitual entusiasmo, la doctora Maria Teresa Dova, investigadora de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) y responsable de la participacion argentina en el proyecto del Centro Europeo de Investigacion Nuclear (CERN, segun sus siglas en ingles), exhausta despues de haber pasado toda la noche y la mañana en su oficina siguiendo segundo a segundo, junto con sus becarios, lo que ocurria en las entrañas del acelerador-. Cuando finalmente vimos la linea recta que indicaba que los haces estaban en el rumbo correcto, saltamos de alegria."

Y no es para menos. La complejidad de esta maquina en cuyo desarrollo y construccion se trabajo durante quince años, que dirige los haces de particulas con imanes superconductores enfriados a una temperatura cercana al cero absoluto, y cuyos detectores tienen el tamaño de catedrales y combinan sistemas electronicos con millones de canales, no tiene precedente.

Como ilustro hace unos dias Steve Myers, uno de los directores del CERN, la proeza tecnologica de alinear los haces de estas particulas infinitesimales para que se encuentren al cabo de un viaje de decenas de kilometros es equiparable a "hacer chocar, a mitad de distancia, dos agujas disparadas desde ambos lados del Atlantico´´.

La "maquina de Dios" (como se bautizo al gran colisionador, porque se estima que permitira detectar algo llamado "campo de Higgs", una especie de "melaza cosmica" que llena todo el espacio y que seria lo que dota de masa al resto de las particulas subatomicas, segun su grado de interaccion con ellas) habia dejado de operar nueve dias despues de su inauguracion, por una falla en una pequeña pieza electrica.

El 20 de noviembre del año ultimo, tras muchos meses de reparaciones y de instalacion de nuevos sistemas de sensores de sensibilidad inimaginable, nuevamente comenzaron a circular particulas por sus tuneles, pero a bajas energias.

"Trabajamos como locos para empezar a calibrar el detector -cuenta Dova-. Y fue realmente increible, porque cuando uno piensa lo «monstruoso» que es el Atlas [en el que trabaja el equipo argentino], que ocupa un edificio de cinco pisos, y lo bien que funciono, se da cuenta de que es una verdadera obra de arte."

La cuna del universo.

Aunque frecuentemente se dice que el LHC creara un Big Bang en miniatura, los investigadores aclaran que cuando los haces de protones chocan en realidad se reconstruyen las condiciones existentes no en el instante de la "gran explosion", sino unas fracciones de segundo despues.

Dice Dova: "Reproducir el Big Bang es imposible. Lo que dio origen al cosmos es la expansion violenta de espacio, tiempo, materia y energia. En ese momento, la temperatura alcanzaba los mil millones de grados y habia una «sopa» de particulas que interactuaban entre si. Como la temperatura era inmensa, tambien lo era la energia. Lo que nosotros hacemos es emular las condiciones existentes instantes despues de esa primera gran expansion".

"Para recrear el Big Bang habria que juntar toda la energia del universo en un punto -coincide el doctor Daniel De Florian, investigador de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires (FCEN)-. Lo que se puede llegar a ver en el LHC son las interacciones que existian antes de que se formasen los atomos. Son particulas que suponemos que existen en la naturaleza, pero que aun no pudimos detectar."

Aunque lo de ayer fue indudablemente un hito cientifico y tecnologico, conviene aclarar que fue solo el comienzo de una gran aventura que permitira avanzar en el conocimiento de la materia y del cosmos.

En ese "monstruo" sibterraneo, los fisicos experimentales podran reunir evidencias que respalden el modelo standard de la materia.

"Pensamos que vamos a empezar a comprender varios problemas vigentes hoy, en un escenario en el que la mayoria de las cuestiones parecen resueltas -dice Fidel Shaposnik, fisico teorico de la UNLP-.

Por ejemplo, que es la materia oscura, que no emite radiacion como la conocemos y que constituiria el 23% de la densidad del universo actual. Junto con la hipotetica energia oscura, seria la responsable de que el universo se expanda aceleradamente. El LHC tambien puede aclarar la existencia de la supersimetria [una teoria que postula que cada particula fundamental tiene una compañera supersimetrica], que atrae por su belleza matematica y por la simplicidad que introduce en los calculos, y de la asimetria entre materia y antimateria, sin la cual ni nosotros ni el universo existiriamos."

Ahora empieza la funcion.

"Hasta ahora hubo 30 choques [o colisiones] por segundo -dice Ricardo Piegaia, profesor del Departamento de Fisica de la FCEN y uno de los miembros de la representacion argentina en el LHC-, pero vamos a poder hacer fisica cuando haya 40 millones por segundo. Lo que ocurre es que la mayor parte de las veces son eventos irrelevantes y fisica «aburrida». Tenemos que analizar muchos millones de colisiones para detectar las que resultan interesantes para responder las preguntas que nos planteamos."

Esto es posible gracias a un programa desarrollado por los mismos fisicos que analiza los datos en tiempo real, decide si los choques tienen potencial y selecciona un evento cada diez mil. De los que quedan, otro sistema automatico vuelve a hacer una seleccion similar. Los investigadores planean seleccionar por medio de estos algoritmos alrededor de unos 200 eventos por segundo, que es lo maximo que se puede guardar electronicamente.

"Esto es solo el inicio -dice Dova-. Hay que tener en cuenta que el LHC es su propio prototipo e iremos aprendiendo sobre la marcha. En los proximos dos años vamos a terminar de calibrarlo y tal vez descubramos nuevas particulas muy interesantes, como el graviton u otra que es candidata a componer la materia oscura. Si es asi, «cerrarian» nuestras teorias. Seria extraordinario."

Por otra parte, la cientifica subraya que mas alla de la busqueda cientifica, este experimento, que muchos consideran un desafio similar al de llevar al ser humano a la Luna, ya esta arrojando avances tecnologicos de gran envergadura. Como la GRID, la red electronica de altisima velocidad que permite a cientificos de todo el mundo participar del experimento en tiempo real.

"Todavia estamos funcionando a la mitad de la energia y a mucha menos intensidad [de colisiones] que aquellas para las que fue diseñado el acelerador -recuerda Piegaia-. En los proximos meses iremos subiendo lentamente el numero de choques, para evitar inestabilidades."

La naturaleza intima de la materia es muy extraña. "Nosotros le preguntamos y de a poco nos estamos enterando de como es", dice el cientifico.

Nora Bär
LA NACION