El futuro de la física de partículas se está decidiendo en Granada

Por Francisco R. Villatoro, el 28 septiembre, 2011. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 10

El futuro de la física de partículas se está discutiendo esta semana en Granada en el LCWS 11 (International Workshop on Future Linear Colliders), 26-30 Sept. 2011. El LHC del CERN es el presente y de los resultados que obtenga dependerá el futuro de los colisionadores lineales, aún así los proyectos de gran ciencia requieren una preparación de muchos años y ahora mismo se está decidiendo cual parece ser la mejor ruta a seguir. Permíteme un comentario general, ya que solo he podido ver las transparencias del lunes 26, aunque todas están apareciendo puntualmente en su web indico.

El LHC es un colisionador de hadrones, una máquina ideal para estudiar colisiones de muy alta energía, una máquina ideal para descubrir nueva física. El LHC es la máquina que descubrirá el Higgs, la supersimetría y otros indicios de nueva física, si existen en la escala de energía de los TeV. Sin embargo, el estudio detallado de las propiedades del Higgs, la supersimetría y la posible nueva física requiere aceleradores específicos. Los aceleradores de leptones son instrumentos de precisión perfectos para esta tarea. Aceleradores lineales con colisiones electrón-positrón, como ILC o CLIC, o circulares con colisiones muón-antimuón, como el MuC del Fermilab. Todos ellos están en fase de diseño, siendo el ILC el que se encuentra en su fase más avanzada. Se ha propuesto que las colisiones en el ILC tengan una energía en el centro de masas entre 0,5 y 1 TeV; para CLIC se está estudiando una energía mayor, unos 3 TeV. Dado que estamos en época de crisis, algunos investigadores han propuesto que ILC y CLIC se unan en un único acelerador, llamado LC, aunque la mayoría de los científicos prefiere que haya dos instalaciones separadas que puedan validar sus datos mutuamente. En cuanto a MuC, la propuesta actual son colisiones con 3 TeV en el centro de masas.

Una cosa que mucha gente ignora es que cuando el LHC del CERN encuentre el bosón de Higgs no se sabrá si es el bosón de Higgs del modelo estándar o alguna de sus variantes supersimétricas o incluso alguna variante más exótica. El LHC no podrá estudiar sus propiedades hasta dentro de muchos años, cuando haya acumulado una ingente cantidad de colisiones. Quizás por ello, tras el descubrimiento del bosón de Higgs no se le conceda el Premio Nobel a Peter W. Higgs, solo o junto a Francois Englert, ya que Robert Brout ya ha fallecido; el problema es que no se sabrá si el bosón descubierto es el «mesón» que predicho en 1964. En mi opinión, el Premio Nobel podría ir a manos de los físicos experimentales que dirigen los grandes experimentos del LHC, así el Comité Nobel se curaría en salud y no cometería el error de premiar a Peter Higgs por el descubrimiento de un bosón de Higgs que no es el que él predijo.

A corto plazo, lo ideal sería poner en marcha ILC con una energía baja, pongamos 500 GeV (se le suele llamar ILC 500). La I+D de este acelerador está muy avanzada y la propuesta oficial podría estar lista a finales del año que viene (una vez el LHC haya decidido la cuestión del Higgs). Un colisionador lineal de leptones (electrón contra positrón) con una energía de 500 GeV c.m. permitiría estudiar con detalle las propiedades del Higgs y descubrir los secretos de la ruptura espontánea de la simetría electrodébil. Sus 500 GeV de energía en el centro de masas le permitirán estudiar la producción del Higgs en canales como el ZH, ZHH e incluso el ttbarH. Quizás incluso se podría desarrollar este acelerador por etapas de energía creciente (lo que abarataría costes en estos tiempos de crisis financiera). Un acelerador lineal con una energía superior a 250 GeV c.m. sería una fábrica de Higgs. Si su energía se incrementara por encima de los 350 GeV también sería una fábrica de quarks top. El diseño más apropiado de un acelerador de estas características debería permitir subir la energía de forma progresiva por lo menos hasta los 500 GeV. La construcción de una máquina así podría iniciarse pronto y dentro de unos diez años sería el complemento perfecto del LHC.

El LHC y cualquier colisionador de hadrones son máquinas para descubrir nuevas cosas, pues permiten colisiones «baratas» de muy alta energía, pero como instrumento de precisión deja mucho que desear. Un colisionador lineal de leptones requieren una menor energía en el centro de masas de las colisiones y ofrecen colisiones mucho más limpias (recuerda que los leptones son partículas elementales y los hadrones son un saco repleto de quarks y gluones) . De hecho, para muchos parámetros del modelo estándar los valores más precisos hoy en día tienen un intervalo de error similar al que ya obtuvo LEP (el colisionador electrón-positrón que usaba el mismo túnel que el LHC en el CERN) hace más de 10 años. Tanto el Tevatrón del Fermilab como el LHC tienen muchas dificultades para mejorar estas medidas porque requieren acumular un número enorme de colisiones debido a que sus colisiones son mucho más sucias y difíciles de analizar.



10 Comentarios

  1. ¿Y cuanto va a costar esta «locura»?

    Perdóname, pero no creo que el mundo necesita estas maquinas tan costosas. Los físicos de partículas son muy haraganes. Quieren construir maquinas super-costosas en vez de desarrollar mejor tecnologías que bajen el precio. Hay mucha ciencia que hacer que no es tan costosa y que aporta muchos más beneficios a la sociedad. Y esta es la opinión de un físico. Imagínate cual va a ser la opinión de la mayoría de la gente, que no son científicos.

    1. Perdona pero es ridículo lo que dices. El dinero que por ejemplo se gasta en el LHC es una muy pequeña parte del presupuesto de toda la UE, y sin embargo será capaz de abrir enormes brechas en nuestro muro de ignorancia.

    1. Gracias Juan, por el comentario. La frase está extraída de una de las charlas presentadas este lunes en Granada, donde el autor asumía que el Higgs existía y tenía una masa de unos 120 GeV. Varias charlas del lunes asumían la misma hipótesis, como hipótesis de trabajo a la hora de planificar el diseño de los LC.

    2. ¿Me han puesto voto negativo? Lo que digo es que aún no se ha probado que el Higgs existe. Me parece bien que se tenga en cuenta la posibilidad de su existencia en estudios previos del ILC, pero es esencial saber a qué nos enfrentamos y no empezar con el LC si no probamos que el campo de Higgs existe y dónde está a nivel de masa invariante.

      ¿O es que ya hay datos en los corrillos de que ATLAS, CMS y Tevatron ven algo en torno a los 120 y se lo están guardando?

      Suponiendo que el Higgs no existe, habría que esperar ( y creo que ya lo han dicho muchas voces, no la mía que de momento no tiene influencia alguna) a analizar los datos del LHC antes de construir otra cosa.

      1. ¿Rumores? Parece que sí que hay rumores, de un Higgs de 119 GeV, pero en mi opinión son rumores similares a los que apuntaban a un Higgs de unos 140 GeV, rumores con poco fundamento. Todavía es pronto…

        En cuanto a los votos negativos, yo no les hago mucho caso, así que recomiendo que hagas lo mismo.

  2. A los pensadores libres: Si el campo de Higgs existe el principio de relatividad es falso. Si el principio de relatividad es verdadero el experimento del CERN tiene que fracasar como así lo hizo el experimento de Michelson-Morley en tratar de evidenciar la existencia del éter. Si el principio de relatividad es verdadero, detrás de los campos y de los cuerpos debe haber nada, ningún campo de Higgs, ningún éter, ningún espacio tiempo, ningún ‘espacio absoluto (sensorio divino)’; los campos deben pertenecer la sistema de los cuerpos que son sus centros y diluirse en la nada de acuerdo la ley del inverso del cuadrado de la distancia ¿Nadie se da cuenta? ¿cuánto se habrá adelantado a su época Galileo con su principio de relatividad? ¿Mil ochocientos años como Aristarco de Samos con su teoría heliocéntrica? ¡Son duros, eh!

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