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Introducción:

Sonaría a obviedad decir que este es sin duda uno de los mayores hitos que la física y la ingeniería nos han traído al mundo, totalmente de la mano, y este es el CERN. En el artículo de hoy, vamos a hacer una aproximación a sus descubrimientos más interesantes, su particular forma de trabajar, y a cómo puede llegar alguien a adentrarse en sus espectaculares instalaciones (sin ser detenidos).

Un poco de historia:

El CERN es el mayor centro de investigación de física de partículas del mundo, y su nombre es un acrónimo francés de Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire, nombre provisional que se le dio tras su fundación en 1952. Actualmente, el nombre oficial español es: Organización Europea para la Investigación Nuclear.

Decir además que nuestro nuevo amigo CERN fue inicialmente conformado por 12 países europeos (Francia, Suiza, Alemania, Reino Unido, Bélgica, Italia…) y poco a poco se fueron sumando nuevos países, como por ejemplo España (que se unió en 1961 y otra vez en 1983), Austria y curiosamente Israel, el único país no europeo que cuenta con total membresía en el increíble y alucinante club internacional. Además, países de todo el mundo participan de forma externa en él, bien como investigadores o bien como observadores y participantes activos en las juntas de la institución.

Por último, un breve comentario de su presupuesto, que es de en torno a $1,000 M, y que cuenta con una plantilla variable de unos 2,500 científicos, entre ellos físicos e ingenieros especializados en electrónica y control, radiofrecuencia, y tecnologías de detectores y aceleradores, entre otros.

Fig. 1: el CERN

Infraestructura del CERN:

Muy brevemente, para ya pasar a curiosidades y observaciones hechas aquí, el centro de investigación cuenta con una variada topología, que además se distribuye en diferentes plantas bajo la tierra (el LHC por ejemplo, del que hablaremos, está a unos 100 m de media bajo tierra). Así, cuenta con diferentes circuitos de aceleradores y segmentos dedicados a la detección específica de algunas de las múltiples y escurridizas partículas que el Modelo Estándar predice.

Las principales estructuras que alberga en su interior son:

• LHC: el Gran Colisionador de Hadrones, que constituye sin duda la estrella principal del centro, con una longitud de circunferencia de casi 26,659 km y con un diámetro medio de 3 metros. Además, este pequeño gigante cuenta con varios detectores que a muchos de vosotros ya os sonarán, y que se han ido añadiendo (y continuan) a lo largo del tiempo, con el fin de detectar nuevas partículas en estos pequeños centros de investigación adheridos al gigante colisionador. Algunos ejemplos son: ALICE, CMS, ATLAS, LHCb, etc.

  • El SPS: el Super Sincrotrón de Protones, con una energia de 400 GeV (descomunal para un acelerador en los tiempos de trabajo que utiliza)
  • PS: el Proton-Sincrotrón, que en 1959 se convirtió en el mayor y más energético acelerador de partículas, pero que lógicamente está totalmente anticuado en comparación con su hermano mayor el LHC. Arco de circunferencia de 628 m
  • Otros como el BOOSTER (157 m) y el AD (182 m)

En la figura de siguiente se puede ver este precioso recorrido científico:

Descubrimientos más increíbles: 

1) El bosón de Higgs:

Este pequeño y escurridizo granuja fue el quebradero de cabeza de los físicos experimentales desde que en 1964 el físico teórico Peter Higgs lo predijo, a través del mecanismo de Higgs, que en consonancia con el Modelo Estándar, representaba una manera de explicar el origen de la masa de las partículas más elementales (quarks, leptones, etc.). Como anécdota dada su fama de escurridiza, en un libro de los noventa del premio Nobel Lederman, este le apodó en su borrador The Goddam particle (la maldita partícula), pero el editor decidió llamarle The God Particle (ojo al juego de palabras) para evitar controversia, y así se quedó su actual nombre.

Dicho eso, en julio de 2012 se encontró una partícula que era muy posible candidata a Bosón de Higgs, y en 2013, después de analizarse otra infinidad de datos, se vio que aún se parecía más, lo que llevó a que Higgs y su compañero Englert ganasen el Nobel

*Nota: esto pasa mucho en Física, los teóricos desarrollan sus conjeturas, muchas veces basadas en la intuición y que, con ayuda de las matemáticas, llegan a resultados que en algunos casos son prácticamente imposibles de comprobar por los físicos experimentales (véase el caso de la Teoría de Supercuerdas).Lo bueno es que aquí los ingenieros no se suelen meter, simplemente diseñan lo que estos últimos necesitan, y así no avivamos más el fuego.

2) Las corrientes neutras débiles

A través de estas, es una de las formas que tienen las partículas subatómicas de interactuar entre ellas, constituyendo una de las fuerzas básicas de la física de partículas, denotada bajo el nombre de fuerza electrodébil, ya que permitió unificar las fuerzas electromagnética y nuclear débil.

3) Antimateria:

Bajo el supuesto de que existen partículas con igual masa, pero cargas opuestas y que al unirse se aniquilan mutuamente, nació el concepto de antimateria. En el CERN se consiguió en 2011 aislar antihidrógeno por 15 minutos (antes solo habían conseguido crearla, pero duraba demasiado poco como para intentar estudiarla).

La paradoja de cómo existe el Universo por tanto, si toda la materia tiene una antimateria que permitiría cancelarla, surgió a raíz de la Simetría de paridad de cargas, pero Cronin y Fitch demostraron que esto no tenía por qué ser así, y ganaron el Nobel.

Fig. 5: Antimateria

4) La World Wide Web

Muchos se sorprenderán tanto como yo, porque acabáis de descubrir que el famoso sistema de distribución mundial que da lugar a los famosos www.loquesea.com que todos utilizamos en Internet nació aquí, en un instituto de investigación nuclear. Pues sí, y aunque su promotor Tim Berners-Lee la diseñó como medio para intercambiar información entre científicos de todo el planeta en 1989, 4 años más tarde se haría de uso público y se convertiría finalmente en el pan de cada día de cualquier cibernauta. Algo similar pasó con ARPANET, el sistema precursor de Internet que desarrolló el Departamento de Defensa de EEUU en 1969.

Fig. 6: World Wide Web map

Otras grandes curiosidades del CERN:

  • El mayor frigorífico del mundo, como comenta National Geographic, ya que su interior se encuentra a nada más ni nada menos que -271,3o C, apenas 2 grados por encima del 0 absoluto Kelvin. El espacio exterior está a más temperatura (un par de grados más)
  • Además, es el mayor horno del planeta. ¿En qué quedamos? Bien, cuando se producen colisiones, la temperatura aumenta hasta un factor de 100,000 por encima de las temperaturas más altas del centro de nuestro astro solar. Increíble, ¿Verdad?
  • Velocidades que despeinarían a cualquiera: a través de sus aceleradores, las velocidades alcanzadas son de 99,9999991% la velocidad de la luz. Creo que hasta Elon Musk y su Roadster V2 se vería amedrentado por estas velocidades, pero claro, a un coste un poco mayor. Además, el campo gravitatorio de los miles de imanes que posee… ¡Multiplican por 100,000 a la fuerza gravitatoria terrestre! Aunque sea una de las fuerzas más débiles del Universo, el número no es para tomárselo a broma.
  • La mayor cámara de vacío del mundo: lo que se busca colisionar son partículas subatómicas, y de nada nos sirve acelerar protones para que después nos colisiones con un átomo de aire, que sería en comparación de tamaño como el choque de un carrito de la compra y un tráiler. Eso sí, probablemente el carrito de la compra más veloz del universo.

Fig. 7: Starman y el Tesla Roadster espacial

  • No es oro todo lo que reluce. Para Stephen Hawking, “la partícula de Dios del CERN podría destruir el Universo si alcanza mucha densidad energética”, que sumado a las declaraciones similares del astrofísico Neil De Grasse Tyson y a las de Rössler (quien incluso demandó al laboratorio gigante), lo que en el CERN se hace podría acabar con nuestro planeta o incluso formar un agujero negro incontrolable.
  • Dicho esto, no se salva tampoco el CERN de múltiples declaraciones conspiranoicas, y entre ellas destaca una geográfica, ya que el laboratorio se encuentra colindante a la comuna de Saint-Genis-Pouilly, y defienden que “Pouilly” viene del latín “Apolliacum”, y que en épocas romanas había allí un portal al infamando donde se hacían ofrendas al dios Apolo. Además, en la entrada se tiene una figura de Shiva, una de las deidades del hinduísmo, y que representa la destrucción. ¡Esto no deja muy tranquilo a ninguno! Por supuesto sobreentiendo que hace referencia a que se “destruyen partículas”, para formar otras, pero eso ya es a libre interpretación.

Visita al CERN:

Muchos pensaréis que a lo poco habrá que ser físico cuántico nuclear para acceder a sus instalaciones, y tener más de 50 artículos en las mejores revistas científicas del mundo para poder visitar las instalaciones. La verdad es que no. El CERN puede ser visitado por cualquiera, siempre y cuando se avise con antelación en su web oficial de reserva, sobre todo para poder encontrar un grupo con un guía de tu idioma. Si el inglés y el francés los llevas al día, no tendrás problema incluso en hacer una escapada de fin de semana al CERN, el deseo de cualquier físico e ingeniero (yo me incluyo). Además, las visitas al centro de investigación son totalmente gratuitas, y como cuenta Héctor García en eldiario.es, “los guías no aceptamos propinas”.

Fig. 9: Shiva, la deidad de la destrucción, en el CERN

Así que ya sabéis, si sois un grupo grande y muy apasionado por la Ciencia que quiera hacer un viaje único, el CERN puede ser vuestro destino ( y Quantum Society cumple con ambos requisitos 😁 ). Además, mucha coincidencia sería que justo cuando fuésemos se abriese un agujero negro que nos impidiese volver a casa, al más puro estilo Rick & Morty.

PD: os dejo un increíble vídeo de quantumfracture sobre su viaje al CERN, que es el primero de una saga que grabó a lo largo de su estancia allí hace unos pocos meses: https:// www.youtube.com/watch?v=Tsnyq-3k7Bg

AUTOR:

Manuel Ferreira Lorenzo

Estudiante de Ingeniería en Tecnologías Industriales,

Málaga

Bibliografía:

  •  https://home.cern
  • https://www.vix.com/es/btg/curiosidades/7110/7-importantes-descubrimientos-realizados-por- el-cern
  •  https://www.fundacionaquae.org/wiki-aquae/6-grandes-descubrimientos-del-cern/
  • –  https://www.nationalgeographic.com.es/ciencia/grandes-reportajes/11-cosas-que-no-sabias- sobre-lhc-cern_13139/3
  • –  https://www.eldiario.es/turing/CERN-guia-visita_0_282072167.html
  • –  https://actualidad.rt.com/ciencias/184753-impactantes-datos-gran-colisionador-hadrones
  • –  https://www.meteorologiaenred.com/antimateria.html

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