¿Qué beneficio práctico obtendremos gracias a la búsqueda del bosón de Higgs en el LHC del CERN?

Por Francisco R. Villatoro, el 14 enero, 2009. Categoría(s): Ciencia • Física • LHC - CERN • Physics • Science ✎ 4

La «gran ciencia» (big science) genera tecnología, tecnología punta, genera industria, mucha industria, genera riqueza. Los grandes aceleradores de partículas, como el LHC del CERN, son ejemplos perfectos de ello. La tecnología de aceleradores de partículas ha permitido desarrollar dispositivos de implantación iónica que se utilizan para la fabricación de mejores semiconductores, para la fabricación prótesis de rodilla más duraderas, para la fabricación de neumáticos menos contaminantes, para el desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer. Esto último gracias a que lo último de lo último en superimanes superconductores está en los grandes aceleradores. Esta tecnología ha permitido desarrollar y permitirá mejorar los potentes imanes necesarios en el diagnóstico clínico (como en resonancia magnética nuclear) y para terapias contra el cáncer basadas en haces de protones. Nos lo cuenta Elizabeth Clements, en «Particle physics benefits: Adding it up,» Symmetry, dec. 2008 .

La «gran ciencia» también genera un enorme potencial humano. Sólo el 10% de los físicos teóricos y experimentales formados en el campo de los aceleradores de partículas acaban siendo profesores de universidad o investigadores en instituciones públicas. El 90% restante se incorpora a la industria privada, como nos cuenta Tona Kunz, en «A fearlessly creative workforce,» Symmetry, dec. 2008 . Un ejemplo, el físico teórico Jorge López, especialista en la «esotérica» teoría de cuerdas, que trabajó en el Fermilab en el experimento DZero que descubrió el quark top en 1995, ahora trabaja en la Shell Oil, en el modelado por ordenador de prospecciones petrolíferas en 3D. Otro ejemplo, Dave Whittum que diseñaba aceleradores lineales de microondas para el Fermilab y el SLAC, ahora trabaja para Varian Medical Systems, en California, desarrollando aceleradores de partículas para el tratamiento del cáncer y aparatos de rayos X para detectar bombas en cargueros. Un último ejemplo, muchas constructoras y promotoras inmobiliarias de los alrededores de Chicago contratan a personas que han trabajado para el Fermilab, incluidos doctores en física teórica, porque les están muy buen «resultado.»

En el LHC del CERN se aceleran haces de protones. La mejor terapia contra el cáncer está basada en aceleradores de protones, como nos cuenta Glennda Chui, «The power of proton therapy,» Symmetry, dec. 2008 . «A la hora de luchar contra el cáncer, el escalpelo más preciso podría ser un haz de protones.» El tratamiento del cáncer basado en radioterapia tiene gran número de efectos secundarios, ya que no sólo mueren las células cancerígenas. El físico teórico Robert Wilson, de la Universidad de Harvard, propuso el uso de haces de protones en lugar de rayos X como técnica de radioterapia en 1946 («Radiological Use of Fast Protons«). En el Fermilab se construyó un acelerador de protones para el Centro Médico de la Universidad de Loma Linda, en el sur de California, el primer hospital del mundo en ofrecer la terapia basada en protones (el primer paciente fue tratado en octubre de 1980). Actualmente hay 26 distribuidos por todo el mundo. La gran ventaja de los protones es que es posible conseguir que descargen más del 90% de su energía en los últimos 5 mm de su trayectoria reduciendo al mínimo los efectos secundarios. Los avances en los grandes aceleradores de protones, como el LHC del CERN, repercutirán en el desarrollo de equipos más pequeños y baratos para la terapia protónica del cáncer, permitiendo que todas podamos «disfrutar» de dicha técnica.

Las técnicas de imagen en medicina, como la resonancia magnética nuclear (MRI) o la tomografía por emisión de positones (PET), con grandes ventajas respecto a los rayos X, son una de las grandes contribuciones de los aceleradores de partículas en nuestro día a día. Nos lo recuerda Calla Cofield, «deconstruction: MRI,» Symmetry, dec. 2008 . Particle physics’ key role in producing breathtaking images of the human body,» Symmetry, dec. 2008 . Recapitulemos brevemente la historia de la MRI. Isidor Isaac Rabi en 1937 descubrió cómo afectan campos magnéticos fuertes a las propiedades de los átomos y cómo así se pueden observar sus propiedades (por ello recibió el Premio Nobel de Física de 1944). Edward Purcell y Felix Bloch descubrieron en 1946 el fenómeno de resonancia magnética nuclear (NMR), inicialmente para mejorar el estudio de átomos y moléculas, pero que pronto se aplicó al estudio de tejidos vivos (por ello recibieron en Premio Nobel de Física de 1952). En 1973, Paul Christian Lauterbur (fallecido en 2007) descubrió cómo aplicar la NMR para obtener imágenes del cuerpo humano, creando la MRI (por ello recibió el Premio Nobel de Fisiología y Medicina en 2003). La técnica reción descubierta se aprovechó de los avances en las técnicas de imanes extremadamente potentes necesarios para la construcción del Tevatrón en el Fermilab (que se inició en 1974). La solución ideal para ambos, MRI y aceleradores, fueron los imanes superconductores que estaban basados en aleaciones metálicas «raras,» que en 1974 se vendían por kilos, pero que el Fermilab empezó a comprar por toneladas. Algo tan simple como el abaratamiento de los precios de estos materiales fue clave para el abaratamiento posterior de los aparatos de MRI (aún hoy en día siguen siendo caros, con precios del orden del millón de euros o superiores).

Hay muchísimas tecnologías que avanzan gracias a las necesidades de los aceleradores de partículas. Todos disfrutamos de Internet y disfrutaremos de la computación en grid. Los detectores de partículas basados en semiconductores permiten desarrollar nuevas tecnologías semiconductoras. En el Fermilab necesitaban detectores semiconductores 3D, chips 3D. El concurso lo ganó la empresa Tezzaron Semiconductor, que desde 2006 está desarrollando este tipo de detectores. Los chips 3D tienen muchas ventajas, básicamente porque reducen la longitud del cableado, con lo que aumentan la velocidad de cómputo y reducen el calentamiento de los micros (se calientan por la fricción de los flujos de electrones en los cables, luego a menos cables, menos calentamiento). En un futuro no muy lejano, los chips 3D se encontraran en las cámaras de fotos, los teléfonos móviles (celulares), y los ordenadores ultraportátiles, como nos cuenta Kathryn Grim, «Labs and industry perfect 3-D chip,» Symmetry, dec. 2008 .

En resumen, los beneficios en nuestra sociedad de la física de partículas elementales son muchos, y serán muchos más, tanto directos como indirectos. El número monográfico de la revista Symmetry dedicado a este tema es sólo un botón de muestra.

Nota: esta entrada, en parte, «recontesta» la pregunta de Milton en el primer comentario de mi entrada «Qué aprenderemos del mundo si se descubre el bosón de Higgs en el LHC del CERN



4 Comentarios

  1. Muchas gracias por la entrada… la verdad hace tiempo me preguntaba que justificaba un proyecto tan caro…

    Me encanta la pag. aunque a veces me quedan bien grandes los temas…

    por ultimo queria preguntar sobre un tema. No se si se escribio antes sobre el pero queria saber que tanto hay de cierto en las investigaciones realizadas por Wilhelm Reich en la que denominó energia Orgonica hace años, y de la que no se habla mucho en medios de comunicacion serios pero que si se asocia mucho con conspiraciones, chemtrails, Orgonita, cloudbusters entre otros.

    he Leido mucho sobre el tema pero la mayor parte de la informacion es subjetiva y creo que aqui puedo averiguar algo mas neutral sobre el tema.

    Ojala sea un tema de interes

    saludos.

  2. Lo siento Xarkymule, poco puedo ofrecer sobre el tema. La primera vez en mi vida que he oído hablar de la «orgónica,» ha sido en tu comentario. He recurrido a internet y he encontrado «Orgón. El disparate cósmico de Wilhelm Reich,» Miguel Ángel Pérez Oca.

    Supongo que ya conocerás el «The American College of Orgonomy,» que edita libros y una revista internacional «The Journal of Orgonomy». Hay otras revistas relacionadas como «Journal of PORE.»

    Según Roger M. Wilcox en «A Skeptical Scrutiny of the Works and Theories of Wilhelm Reich,» quien afirma que se crió y educó bajo una cultura orgonómica, que abandonó como quien abandona una secta: «la Orgonomía es más una religión que una ciencia. Está repleta de verdades basadas en la fé pero no sustentadas con experimentos.» Presenta más de una decena de artículos en los que critica diferentes aspectos de la Orgonómica.

    Lo siento, poco más puedo aportar, el tema me pilla muy lejos.

  3. Gracias por la respuesta.
    La verdad no conocia ninguno de los links pero en otras pags. esta sitada informacion similar…
    La verdad ya me duele la cabeza ver mas sobre el tema. Mientras mas lo leia pasaba a ser mas esoterico. En youtube aparecen videos de los efectos de un cloudbuster en las nubes…pero son solo videos .De todas maneras gracias por tu tiempo…
    El ultimo link me gusto.
    saludos

    Genial el blog

Deja un comentario