El esperado reinicio del Gran Colisionador de Hadrones

Nuestra comprensión actual de la materia sub-atómica se resume en el Modelo Estándar de física de partículas, el marco teórico que describe casi todas las interacciones de partículas elementales que conocemos y clasifica todas las partículas conocidas hasta la fecha.

Muchos experimentos en las últimas décadas han corroborado las predicciones del Modelo Estándar con gran éxito. El rey de estos experimentos es el Gran Colisionador de Hadrones o LHC, ubicado en Ginebra, en el laboratorio europeo CERN.

El LHC es el acelerador más potente jamás construido. Es un anillo de 27 kilómetros de imanes superconductores, a 100 metros bajo tierra, en el que colisionan haces de protones a velocidades cercanas a las de la luz dentro de detectores especializados. Después de las colisiones altamente energéticas, se puede estudiar lo que sale de cada impacto al identificar las trayectorias de las partículas cargadas y medir sus energías. Toda esta información es registrada por la electrónica de los detectores y se almacena para el análisis de datos futuro. Si tenemos suerte, podremos identificar nuevas partículas en los datos. La última partícula descubierta por el LHC fue el bosón de Higgs, en julio de 2012.

Es esta misma electrónica la que sufrió una remodelación ardua en estos tres años de shut-down. Incluso desde Chile, el Instituto Milenio SAPHIR ha colaborado con la mejora del detector de muones del experimento ATLAS, que se encuentra ya instalado.

La remodelación del complejo de inyección del LHC permitirá operar a energías de colisión sin precedente, alcanzando los 13.6 Tera electronvolts. Una importancia de las mejoras recae en que los sistemas están mejor preparados para descubrir nuevas partículas. Al aumentar la energía de colisión, podemos acceder a partículas con mayor masa. Además, aumentará considerablemente el número de colisiones de protones, con lo que se podrán testear mejor nuevas teorías, además de seguir poniendo a prueba nuestro actual Modelo Estándar.

Y es que cuestionar el Modelo Estándar y sus predicciones cobra sentido luego de recientes mediciones anómalas en el laboratorio Fermilab en EE.UU. El año pasado el experimento (g-2) reportó una diferencia entre la medición del momento magnético del muon con lo que predice el Modelo Estándar. Podemos pensar que el muon se tambaleó más de lo esperado mientras giraba alrededor de un anillo magnetizado. Otra anomalía reporta el experimento (CDF II), en donde aseguran que la misma masa del bosón W - la partícula portadora de la fuerza nuclear débil - se escapa significativamente de la predicción del Modelo Estándar. Si bien esta situación confusa tiene a algunos/as físicos/as esperanzados/as de que nuevas partículas puedan estar afectando las mediciones, hay que tener mucha cautela, ya que las mediciones experimentales actuales y anteriores deben ser revisitadas por posibles errores. Una de estas mediciones anteriores la hizo en 2018 el mismísimo experimento ATLAS del LHC. De modo que, volver a poner el LHC en marcha, podría arrojar luz sobre algunos de los misterios más profundos de la física actual.

*Académica del Departamento de Ciencias, Facultad de Artes Liberales de la Universidad Adolfo Ibáñez e investigadora joven del Instituto Milenio en física sub-atómica en la frontera de altas energías (SAPHIR)