La Luna era el lugar de moda a principios de la década de los 1970; muchos imaginaban proyectos faraónicos en la Luna para el siglo XXI, como enormes colisionadores circulares de partículas. Pero la Luna pasó de moda y estos proyectos megalómanos se olvidaron. O no, pues gracias al programa Artemisa y la futura estación espacial Gateway la Luna vuelve a estar de moda. Quizás por ello se publicó en la revista New Journal of Physics una curiosa propuesta para un futuro colisionador circular de hadrones de ∼11 000 km de circunferencia, con colisiones protón-protón de hasta 14 PeV (mil veces más energía que los 14 TeV del LHC) con una luminosidad pico de 6 × 10³⁹ cm⁻² s⁻¹ (unas trescientas mil veces la del LHC, que alcanzará 2 × 10³⁴ cm⁻² s⁻¹). Bautizado como Colisionador Circular en la Luna (CCM, por Circular Collider on the Moon) se trata de un proyecto inviable en el siglo XXI, pues ello se propone como futuro colisionador para el siglo XXII. Obviamente esta simple utopía solo es una excusa para recordarte que la misión Artemisa I de la NASA despegará el próximo lunes 29 de agosto de 2022, y recomendarte la pieza de Daniel Marín, «Misión Artemisa I: Estados Unidos vuelve a la Luna», Eureka, 26 ago 2022.
Como bien sabes la física de partículas en la primera mitad del siglo XXI está dominada por el LHC y el futuro HL-LHC. Para la segunda mitad del siglo XXI se espera un futuro colisionador circular de unos 80 km de circunferencia que alcance colisiones de hasta 100 TeV (0.1 PeV); se ha propuesto en el CERN, el Futuro Colisionador Circular (FCC, Future Circular Collider) y en China, el Supercolisionador Protón-Protón (SPPC, Super Proton-Proton Collider), que vendría precedido por el Colisionador Circular Electrón-Positrón (CEPC, Circular Electron-Positron Collider), como ya comenté en LCMF, 28 Nov 2016. Durante el siglo XXI no es concebible que se lleguen a superar 120 TeV en ningún colisionador. Pero en el siglo XXII podemos pensar que se podría ir más allá, hasta la escala de los PeV. El problema de un colisionador circular con un túnel de unos diez mil kilómetros en la Tierra es que o bien se encuentra bajo el océano, o bien se encuentra bajo varios países (salvo quizás en Siberia); los conflictos geopolíticos, las dificultades geográficas y la actividad geológica de la Tierra hacen utópica dicha posibilidad, así que de utopía en utopía se nos propone que dicho colisionador se construya en la Luna.
El artículo con la propuesta es James Beacham, Frank Zimmermann, «A very high energy hadron collider on the Moon,» New Journal of Physics 24: 023029 (22 Feb 2022), doi: https://doi.org/10.1088/1367-2630/ac4921, arXiv:2106.02048 [hep-ex] (03 Jun 2021).
El desafío de construir el utópico CCM podría ser asequible si para el siglo XXII se dispusiera de superconductores de alta temperatura crítica que superaran la temperatura de la superficie lunar; en la propuesta se plantea usar imanes superconductores con una Tc superior a −173 °C (∼100 K), la temperatura nocturna de la luna, capaces de alcanzar un campo de unos 20 T (teslas); serían necesarios unos ∼5.5 × 10⁵ imanes dipolares. Se proponen varios escenarios, pero el más razonable es que el túnel del colisionador esté bajo la superficie, entre decenas y cientos de metros de profundidad (así estaría protegido de las variaciones de temperatura, de los rayos cósmicos y de los posibles impactos de meteoritos). Asumiendo que la Luna es una esfera de radio 1738 km, su circunferencia ecuatorial es de 10 921 km; esta figura ilustra la posible trayectoria del túnel del CCM (la cara de la Luna que mira hacia la Tierra se ha marcado como Near).
Esta tabla resume los parámetros del CCM, muchos de los cuales están inspirados en el LHC. Obviamente, en un siglo habrá grandes avances en las tecnologías de construcción y operación de colisionadores, con lo que es de esperar que estos parámetros estén muy alejados de los que en potencia se usarían en este utópico colisionador. Máxime cuando el consumo energético anual de este colisionador sería de unos 10 TW (como la mitad de toda la energía consumida por la humanidad en la Tierra durante el año 2019, que se estima entre ∼18–20 TW). Quizás pienses que como fuente de energía se podrían usar reactores de fusión, pero es utópico concebir que miles de reactores de fusión se construyan en la Luna para alimentar este faraónico colisionador.
La propuesta de los autores es usar la energía solar mediante futuros paneles solares que cubrirían una superficie de ~6.7 × 10³ km² de la superficie lunar. Como es obvio se requieren grandes avances para poder fabricar paneles solares de alta eficiencia capaces de resistir las condiciones ambientales lunares. El interés en mantener una base lunar ocupada por humanos de forma permanente lleva aparejado que se avanzará mucho en la tecnología de paneles solares y quizás se logren paneles adecuados para la alimentación del CCM. De hecho, los autores van más allá del CCM y proponen un anillo de Dyson, un cinturón de paneles solares expuestos al Sol que cubriera un diámetro de la Luna, similar al sueño japonés del Luna Ring.
Los autores de la propuesta son muy optimistas y nos proponen que la construcción del CCM podría tardar unos 15 años (asumiendo que ya hubiera bases humanas permanentes en la Luna habitadas por un número suficiente de humanos). Pero igual que hace cien años se soñaba con automóviles voladores en las ciudades y con una ocupación humana permanente de Marte en el siglo XXI, solo podemos soñar con un colisionador de partículas en la Luna para el siglo XXII. Un proyecto faraónico de toda la humanidad, fuera de la Tierra para evitar los problemas geopolíticos. El CCM serviría para seguir cumpliendo uno de los objetivos del CERN, ser una celebración de la ciencia por la paz.
Aunque sea utópico, el ejercicio de plantearlo con ciertos detalles aportas información interesante . con esas altas energías con las que cualquier físico queda ojiplático, que se podría obtener? Ya te imagino frotándote las manos con esa tecnología disponible . Aislar quarks, unificación de las tres interacciones, encontrar partículas supersimétricas etc etc . Tera gracias Francis .
Me sorprende mucho la primera imagen del articulo. No sé de dónde habrá salido, si del artículo científico del que se habla, pero demuestra un fallo enorme de comprensión al situar copias de la luna, con idéntico tamaño, sobre latitudes diferentes en un mapa con proyección de Mercator, donde precisamente los tamaños se distorsionan según la latitud. Las 2 lunas superiores deberían aparecer con un tamaño mayor que la situada en la zona Ecuatorial.
Sí, Victor, la imagen es del artículo y, en efecto, utilizar la proyección de Mercator para comparar tamaños es altamente inconveniente. Tanto que la figura de la Luna que muestran cabe perfectamente en Groenlandia.
Impresionante. Me recuerda la idea de hacer un campo magnético para Marte usando el giro de una sus lunas. ¿Cual saldrá más caro? Me tinca que el proyecto marciano sale más barato que el LHC lunar, jeje
«Sci-Fi dream fuel».
Proxima parada: aceleradores de particulas futuristas que usan anillos orbitales como base, o una version muy reducida de un cinturon de Banks en algun punto Lagrange, sean de la Tierra o Marte.
OT: «Luna Ring, un proyecto de Corporacion Shimizu»
La burbuja inmobiliaria japonesa todavia dando sus coletazos 30 años despues (por lo de los mega/hiperproyectos).
En “Los propios dioses” de Asimov ya se planteaba la existencia de aceleradores de partículas en la luna
En “La luna es una cruel amante” de Heinlein usan impulsores magnéticos para lanzar cargas al espacio desde la luna
La realidad imitando al arte (A.C. Clarke)
Juan Antonio, siendo un libro de 1972 seguro que Asimov se hizo eco de lo que los físicos de partículas llevaban sugiriendo desde 1970. O dicho de otra forma, el arte imitando las utopías.
Hola Francis tengo dos preguntas
1. A esa escala de energia aun estariamos varios ordendes de magnitud de la gran unificacion y aun mas de planck, que podriamos encontrar
2. Que sistemas mas alla de los grandes cohetes quimicos actuales son los mas realistas para las proximas decadas para salir de la tierra el hidrogeno solido? el ascensor espacial? cuales?
Mariana, (1) nadie lo sabe; podría haber nuevas partículas (fermiones o bosones), pero también podría haber un desierto sin nada nuevo desde la escala electrodébil 0.25 GeV a la escala GUT O(10) YeV. Y (2), ¿realistas para salir de la atmósfera? Ninguno; sobre el hidrógeno metálico, aún no sabemos si es sólido o líquido, ni siquiera si es metaestable para poder ser usado como combustible; la utopía del ascensor espacial es cosa de libros y películas de ciencia ficción. Una vez fuera de la atmósfera hay propuestas muy prometedoras, como la propulsión nuclear eléctrica para alimentar motores iónicos o de plasma, que podrían servir para remolcar grandes masas entre la Tierra y la Luna.
Esto me recuerda un poco a cuando lo alemanes en la WW2 quisieron construir un tanque tan grande que no podia moverse porque se hundia en tierras blandas bajo su propio peso. O cuando en el inicio se imaginaba que las computadoras no servirian, porque para que alcancen una potencia util, serian demasiado grandes y consumirian demasiada electricidad.
Vamos, el tipico antipatron de querer solucionar un problema de escala, agrandando de forma muy exagerada las soluciones actuales a dicho problema en la escala actual.
Yo creo que tal proyecto no solo es utopico, pero ademas irreal. Con suerte encontraremos una forma mas practica y «pequenia» de estudiar las interacciones de particulas subatomicas en escalas de energia mayores antes del siglo XXII.