Físicos revelan plan para un colisionador más largo que el Canal de Panamá

La revista Sciencemag informó que los físicos de partículas europeos lanzaron hoy un diseño conceptual para un sucesor del mayor destructor de átomos, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) de 27 kilómetros de longitud, que se extiende a lo largo de la frontera entre Suiza y Francia. El informe exige un acelerador aún mayor, que tendría una circunferencia de 100 kilómetros, para estudiar en detalle el bosón de Higgs, la extraña partícula nueva que el LHC descubrió en el 2012 y que se cree es la que da a toda la materia su masa.

La nueva máquina, conocida por el momento como el Future Circular Collider (FCC), costaría €9 mil millones. Comenzaría a funcionar alrededor de 2040, después de que se programe el cierre del LHC, según un comunicado emitido por el CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, Suiza.

El LHC choca protones contra protones para generar las colisiones más energéticas posibles en la actualidad. En contraste, la FCC propuesta destrozaría electrones en sus contrapartes de antimateria, positrones a energías 35 veces más bajas que el LHC (pero más alto que cualquier otro colisionador de electrón-positrón anterior). Las colisiones electrón-positrón seguirían siendo lo suficientemente energéticas como para crear bosones de Higgs, pero también serían mucho más limpias y fáciles de analizar que las colisiones del LHC. Eso es porque los protones son objetos sucios hechos de otras partículas llamadas quarks y gluones. En contraste, los electrones y los positrones son, por lo que los físicos saben, partículas fundamentales indivisibles.

El colisionador de electrón-positrón buscaría indicios de física más allá del modelo estándar prevaleciente de los científicos al buscar discrepancias entre cómo se descompone el Higgs y las predicciones del modelo estándar. La FCC también serviría como un trampolín para otro colisionador de protones en el futuro que podría alcanzar una energía siete veces más alta que el LHC, lo que podría generar a través de explosiones nuevas partículas cuya existencia en el electrón-positrón solo podría inferir. La máquina costaría € 15 mil millones adicionales y cabría en el túnel de la FCC a mediados de los años 2050 o más tarde. La FCC ayudaría a hacer que la última máquina sea más asequible al cubrir el costo del túnel por 5.000 millones de euros.

El CERN ha tenido éxito con tales visiones de túneles desde antes. Construyó el colisionador de electrones y positrones grandes (LEP), que funcionó de 1989 a 2001 y estudió en detalle las partículas del modelo estándar previamente descubiertas llamadas los bosones W y Z. CERN luego desarmó el LEP y construyó el LHC en el mismo túnel.

Sin embargo, los físicos europeos tienen competencia. Los físicos en China tienen sus propios planes para construir un anillo electrón-positrón de 100 kilómetros de largo, quizás para 2030, y seguirlo con un colisionador de protones. Mientras tanto, los físicos en Japón esperan construir un colisionador lineal de tiro recto de 20 kilómetros de largo. También colisionaría electrones y positrones para generar bosones de Higgs. Los investigadores del CERN también tienen planes para un colisionador lineal que trabaja en una técnica de aceleración más novedosa.

La idea de construir un nuevo colisionador se debilitó ya que los científicos esperaban comenzar desde que el LHC comenzó a registrar datos en el 2010. Esperaban que además de, o quizás en lugar de los Higgs, el LHC expulsara nuevas partículas y romper el estancamiento de décadas con el modelo estándar. El LHC aún tiene que producir tales partículas, aunque los investigadores del CERN planean recopilar más de 10 veces los datos que tienen ahora. Sin embargo, sin un descubrimiento adicional, los físicos pueden enfrentar una venta difícil para convencer a los gobiernos para que gasten miles de millones de dólares en estudiar solo el bosón de Higgs.

El autor de este artículo es Adrian Cho, de la revista científica.