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El Gran Colisionador de Hadrones alcanzó la energía más alta creada por el hombre

El 2015 fue el año en que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) alcanzó casi su máxima capacidad al chocar dos protones, cada uno con una carga de 6.5 teraelectronvolts (TeV), y producir energía de 13 TeV. Pero la semana pasada, inició la colisión de iones pesados de plomo en el detector ALICE, cuya mayor carga hizo posible impactarlos a ¡mil TeV! Esto significa haber alcanzado otro orden de magnitud, los Petaelectronvolts (PeV): un 1 seguido de 15 ceros.

“El 25 de noviembre, inició la corrida de haces de iones pesados con energía en el centro de masa de 5.02 por par de nucleones, lo que lleva a un poco más de 1 PeV en el centro de masa. Ese es el gran logro, llegar a una energía record”, señala Gerardo Herrera Corral, físico del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), quien encabeza al grupo de mexicanos que participan en el LHC. “Entramos en una era que hasta hace algunos años era impensable, alcanzamos los ‘peta’ por primera vez en la historia de la humanidad”.

La mayor energía alcanzada por un experimento terrestre significa también que se habrá alcanzado la mayor temperatura lograda de manera controlada, con lo que el A Large Ion Collider Experiment (ALICE) —uno de los cuatro detectores del LHC— romperá su propio Récord Guinness.

ALICE, explica el investigador, tomó datos de colisiones de iones de plomo que en el 2014 aparecieron en el libro de Guinness, cuando registró la temperatura más alta jamás lograda de forma controlada en un laboratorio: 5.5 billones de grados. “Significa que ahora, con una temperatura de casi el doble, romperá su mismo récord”.

Este récord es de 5.5 billones de grados. Herrera Corral dimensiona esta cantidad ejemplificando la temperatura del centro del Sol, que asciende hasta los 20 millones de grados centígrados. Ahora bien, la temperatura alcanzada fue 300 mil veces mayor. “Pero para 2016 ALICE habrá establecido una nueva marca” con energías de 1 PeV.

El científico del Cinvestav, miembro de la Academia Mexicana de Ciencias, explica que al hacer chocar iones de plomo a mil TeV (1 PeV) —los electronvolts son la unidad que mide la variación de energía que toma un electrón al moverse de un potencial a otro cuando la diferencia es de un volt—, se logran temperaturas extremas en el momento de la colisión.

“Pero no significa que así fuera la temperatura que existió en el Universo temprano, sino que los iones chocan con una energía tan alta que en el momento de la colisión se generan presiones de materia, altas densidades y temperaturas gigantescas que son similares a los de esos primeros momentos del Universo”.

Este hito de la física de partículas de altas energías tiene una implicación en nuestro conocimiento del Universo, no sólo es una excentricidad de los físicos para los récords Guinness. Sólo unas milmillonésimas de segundo después de que ocurrió el Big Bang, el Universo estaba conformado por una mezcla que los científicos llaman “sopa de quarks y gluones”, que se define como un plasma.

Los científicos en ALICE han logrado recrear este estado de la materia colisionando iones de plomo a más baja energía. Lo interesante será saber cómo se comportan en magnitudes de PeV.

Herrera Corral señala que ya han superado por mucho la energía necesaria para crear esta “sopa”, la cual se genera continuamente en el corazón de ALICE y cual es estudiado en sus características y propiedades. A esta nueva energía peta, se verificará si lo medido en las corridas anteriores a energías menores se sostiene, y observar si ese plasma de quarks y gluones se comporta como un líquido perfecto, conserva sus propiedades o se evapora.

La corrida de iones pesados, iniciada la semana pasada, continuará hasta mediados de este mes, posteriormente vendrá la pausa invernal y el LHC reiniciará actividades después de febrero de 2016.

Pero los datos recabados permitirán conocer ese estado de la materia, conocimiento de frontera en la física. “El objetivo es estudiar la física en estas condiciones extremas, puesto que no sabemos cómo se comporta la naturaleza a estas temperaturas”.

Pero si 1 PeV ya parece un logro gigante en el aumento de la energía en el LHC, aún podría incrementarse, refiere el científico. “Si bien para la colisión protón-protón la energía de diseño es de 14 TeV, para el caso de iones pesados es de 1.1 PeV, así que todavía esperaríamos un incremento pequeño”.

Incluso, acota, con el actual diseño es probable que se superen esas energías, puesto que el LHC “ha funcionado de manera excelente”, no sólo en esta área, sino además en parámetros como las cantidades de colisiones por segundo.

A diferencia del hallazgo del bosón de Higgs, otros resultados en el LHC se dan más lentamente, y conforme se aumenta la potencia del acelerador y se analizan los datos. Con una vida que llegaría hasta el 2030, el Gran Colisionador de Hadrones todavía tiene mucho que develar.

“Los avances  son lentos, pero el experimento más impactante en la historia de la ciencia, en el laboratorio más grande del mundo y con la máquina más gigantesca,  funciona a la perfección y ha sido un gran éxito. El acelerador lo ha hecho de manera extraordinaria y en los detectores estamos aprovechándolo”.

Fuente: Crónica

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