Existe la posibilidad de que el hombre destruya el mundo. ¿Los Grandes Colisionadores de Partículas pueden acabar con nuestro planeta?

¡SE TRATA DE QUE ENTIENDAS DE QUE ESTAMOS HABLANDO!

Brian Greene es en la actualidad profesor de física y de matemática en la Universidad de Columbia, y el creador de un libro que mas tarde fue transformado en documental. Este adorable físico –quién merece el calificativo por ser un “físico” que explica las cosas de modo que todos/as las podamos entender- revela, con amenas palabras, la teoría de las cuerdas, y el ¿Por qué? para la ciencia moderna es tan importante investigar a través de los aceleradores de partículas. Utilizando sus escritos, documental y algo de información adicional, es que conseguimos crear este estupendo articulo para ustedes; ¡esperamos la disfruten!

ALGO DE FÍSICA

Isaac Newton revolucionó nuestro concepto del universo. Aseguró que la fuerza que atraía a las manzanas hacia el suelo y la que mantenía a la luna en la órbita terrestre no eran sino la misma. En un solo paso había unificado el cielo y la tierra en una teoría que llamó Gravedad. Una ley única que rige los movimientos de los planetas las mareas y la caída de la fruta supuso una unificación fantástica de nuestra imagen de la naturaleza. La gravedad fue la primer fuerza que llegamos a comprender científicamente y le seguirían otras, a pesar de que Newton describió la ley de la gravedad con ecuaciones

tan exactas que las seguimos utilizando actualmente, durante casi doscientos años, los científicos miraban hacia otro lado a la hora de enfrentarse a este misterio a principios de siglo.

A los 26 años Albert Einstein, descubrió algo fantástico, que la velocidad de la luz es una especie de limite cósmico que nada en el mundo puede superar, pero al publicar este concepto se estaba enfrentando al padre de la gravedad; la idea de que nada podía ir mas rápido que la velocidad de la luz contradecía la teoría de la gravedad de Newton; pero si la teoría de Newton, quedaba sin efecto bajo la de Einstein, ¿cómo se mantenían los planetas en su lugar?

Einstein pasó diez años estudiando como unificar esta fuerza “G” con la teoría de la relatividad especial. Luego de mucho esfuerzo resuelve el conflicto con Newton (el de la rapidez a la que se desplaza la gravedad) con una nueva teoría llamada “Teoría de la Relatividad General”, donde unifica la fuerza G con la Velocidad de la luz y le proporcionó al mundo entero una nueva forma de ver lo que es la fuerza de la gravedad.

Pero este científico no pudo conformarse. Pasó a una meta mucho más grande, unificar la “FG” con la única otra fuerza conocida de la época, el Electro Magnetismo "EM". La unificación hecha por Maxwell entre Electricidad y Magnetismo llevo a la ciencia mucho mas cerca de descifrar el código del universo.

Aquellos fenómenos diferentes estaban conectados de alguna manera, y hacía suponer que dichos fenómenos nacían de un componente básico o de una partícula única. Esto último, incentivó a Einstein, quien estaba seguro de que, si podía unificar “FG” con “EM”, daría con una ley única que lo explicara todo, pero no consiguió hacerlo.

En los años "20" con el físico danés Niels Bohr a la cabeza, un grupo de científicos descubrían que el átomo no era la partícula mas pequeña de la naturaleza sino que estaba compuesto por diferentes partes que interactuaban entre sí; a finales de los años veinte los físicos desarrollaron una nueva teoría denominada "Mecánica Cuántica", que estudia lo microscópico. Esta teoría hizo añicos la manera de ver el universo.

Einstein decía, que el universo era mecánico y predecible, pero la mecánica cuántica afirmaba todo lo contrario, y en lo que se refiere a átomos y partículas el mundo es un juego de azar dónde reina la incertidumbre.

Los científicos al investigar acerca de los componentes del átomo descubrieron dos fuerzas mas, la fuerza nuclear Fuerte "S", que mantiene unido el núcleo de cada átomo y agrupa protones y neutrones; y la fuerza nuclear débil "W", que permite que los protones se conviertan en neutrones emitiendo una radiación durante el proceso. Puede que, no nos demos cuenta pero, todos somos concientes de los que estas nuevas fuerzas descubiertas pueden lograr, un ejemplo de su poder es la bomba atómica, siendo una demostración de que sucede cuando se desatan estas fuerzas. Con una bomba atómica, los científicos, liberaron la fuerza nuclear fuerte, la que mantiene unido el átomo, al destruir la unión de aquellas partículas y dividir el átomo se libera una cantidad inimaginable de energía destructiva.

La mecánica cuántica nos muestra que todas las fuerzas de la naturaleza, excepto la de la gravedad, funcionan a escala microscópica. Durante décadas, nadie había logrado unificar ni explicar la FG con las otras fuerzas, en una teoría que lo unificase todo.

Karl Schwarzschild demostraba que, si la masa de una estrella está concentrada en una región esférica suficientemente pequeña, de modo tal que la masa de la estrella dividida por su radio supere un valor crítico determinado, el alabeo resultante en el espacio-tiempo es tan pronunciado que ningún objeto, incluida la luz, que se acerque demasiado a la estrella podrá escapar de su atracción gravitatoria. Y se denominó a este fenómeno: agujeros negros.

De modo que esta es la duda: si tratamos de averiguar lo que sucede en las profundidades de un agujero negro, donde una estrella puede verse reducida a un minúsculo punto, ¿utilizamos la relatividad general por el enorme peso de la estrella ó la mecánica cuántica debido a su escaso tamaño? E ahí el problema, dado a que, el centro de un agujero negro es tan pequeño como pesado y resulta inevitable utilizar ambas teorías al mismo tiempo; y si tratamos de combinarlas, se enfrentan, se viene todo abajo, dan predicciones sin sentido y el universo a de tener siempre un sentido.

Actualmente existe una nueva Teoría, la cuál ha sido denominada “Teoría de las Cuerdas”, con ésta un gran número de científicos creen que han dado con un medio para unir las teorías acerca de los cuerpos mayores y de los objetos minúsculos. En lugar de múltiples partículas microscópicas, la teoría recuerdas afirma que todo en el universo, todas las fuerzas y toda la materia, esta compuesta por un solo ingrediente: unos minúsculos hilos de energía vibrantes, conocidos como “cuerdas”.

“Una cuerda puede contonearse de diferentes maneras, pero un punto no; y los diferentes serpenteos de la cuerda, representarían las distintas partículas elementales” ;(Michael B. Green -University of Cambridge-).

Es como la cuerda de un violín, y vibra del mismo modo, digamos que cada nota describe una partícula diferente”; (Michael Duff, -University of Michigan-).

“Posee una gran energía unificadora. Unificaria nuestros conceptos de los distintos tipos de partículas”; (Michael B. Green -University of Cambridge-).

“La unificación de fuerzas y partículas se daría porque todas provienen de distintas vibraciones de la misma cuerda básica”; (Edwar Witten, -Institute of Avanced Study-).

Un concepto muy sencillo, con consecuencias de gran alcance.

“Lo que hace la teoría de cuerdas es mantener la esperanza y decir: miren, podemos responder a preguntas que quizás no se consideraban muy científicas. Dudas acerca del origen del universo, y ¿Por qué el universo se comporta de esa manera? El concepto de una teoría científica que ya tenemos entre las manos y que pueda responder a las preguntas mas básicas resulta muy atractivo”; (Joseph Lykken; FERMILAB)

Pero esta teoría tan atractiva también es muy polémica. Las cuerdas, si es que existen, son tan pequeñas, que lomas seguro, es que nunca lleguemos a ver una.

“La teoría de cuerdas como todas las teorías en desarrollo supone un problema: ¿Cómo pueden ponerla a prueba?; si no se la puede evaluar como toda teoría, no es ciencia sino filosofía, y eso supone todo un problema”; (Joseph Lykken; FERMILAB)

“Si la teoría de cuerdas no logra proporcionar alguna predicción demostrable, nadie debería tomársela en serio. Por otro lado, la idea resulta, digamos que, elegante; y teniendo en cuenta como ha evolucionado la historia de la física teórica hasta ahora, es posible que parte de estas ideas, sino todas, resulten ser correctas”; (S. JamesGates, JR. -University of Maryland-)

“Creo que dentro de cien años, este periodo en el que las mentes mas brillantes de la física están estudiando sobre la teoría de cuerdas, será recordado como una era heroica, en la que los teóricos lograron desarrollar una teoría unificada para todos los fenómenos de la naturaleza, por otro lado, quizá pase a considerarse un trágico fracaso. Creo mas probable la primera posibilidad que la segunda, pero mejor, pregúntemelo dentro de cien años, entonces lo sabre seguro”; (Steven Weinberg, -Univ. of Texas at Austin).

PISANDO EL ACELERADOR

Se supone que las cuerdas son diminutas, mucho mas pequeñas que un átomo, asíque lo mas seguro es que no se puedan ver directamente. Pero incluso si no llegamos a observarlas quizá veamos sus huellas. Si estaban en los inicios del universo cuando todo era tan pequeño, lo mas seguro es que dejaran huellas o rastros en su entorno; y luego tras el Big Ban cuando todo se expandió, se abrían agrandado del mismo modo que todo lo demás. De modo que si esto es cierto, quizá lleguemos a ver señales de las huellas en algún punto entre las estrellas. Es más, incluso hay posibilidades de encontrar pruebas de la existencia de las cuerdas a través de investigaciones que se desarrollan aquí y ahora en nuestro planeta.

En las praderas de Illinois se realizan gran parte de estas investigaciones, el trabajo real se desarrolla bajo tierra; donde se buscan las pruebas que sostengan la teoría de cuerdas, incluyendo las dimensiones adicionales, siendo que hace pocos años cualquiera que hubiese hablado de dimensiones adicionales hubiese sido considerado un loco, todo ello ha cambiado gracias a esta teoría.

En el “Laboratorio Nacional de Fermi”, el FERMILAB; se depositaron gran parte de las esperanzas para demostrar que las dimensiones paralelas son reales. El Fermilab dispone de un acelerador de partículas gigante.

¿CÓMO FUNCIONA?

Los científicos aplican a los átomos de hidrógeno una enorme descarga eléctrica, mas adelante extraen sus electrones y lanzan los protones a gran velocidad por un túnel subterráneo de 6 Km.. Cuando se acercan a la velocidad de la luz, se les hace colisionar con otras partículas que se desplazan en sentido opuesto. La mayoría de los choques son solamente laterales, pero en ocasiones se produce un “impacto directo”; el resultado es una lluvia de partículas subatómicas.

La esperanza es que entre estas partículas, se encuentre una unidad de gravedad, el gravitón, o la denominada “FG” que jamás hemos podido vislumbrar. Los gravitones, según la teoría de cuerdas, forman un círculo serrado, de modo que pueden flotar hacia una dimensión paralela; el mayor logro sería obtener una imagen del gravitón en el momento de la fuga.

“Si el gravitón pasa a la dimensión adicional, el detector muestra su ausencia, se detecta debido a su ausencia”; (Maria Spiropulu, -FERMILAB-)

Por desgracia el Fermilab no ha logrado llegar a ver el gravitón evanescente, y están bajo una fuerte presión ya que hay otro equipo detrás de la misma pista.

A 6000km. en la frontera Franco-Suiza la Organización Europea para la Investigación Nuclear –CERN-, construyó un enorme acelerador de partículas llamado LHC. El cuál es siete veces más potente que el de Fermilab.

CERN supero con creces a Fermilab, no solo en la pesquisa de dimensiones adicionales, sino en la indagación de otros conceptos; además el nuevo acelerador usa el túnel de 27 km de circunferencia creado para el Gran Colisionador de Electrones y Positrones.

Una de las máximas prioridades de ambos laboratorios es la búsqueda de algo llamado “Supersimetría”; una de las predicciones principales de la teoría de cuerdas. Lo que dice en resumen, es que todas las partículas subatómicas que conocemos, como electrones, protones o gravitones, deben de tener un equivalente mucho mas pesado que se denomina partícula “S”, hasta ahora, nadie las ha visto, y dado que la teoría de cuerdas afirma que las partículas “S” tiene que existir, encontrarlas es su mayor prioridad.

“Demostrar la supersimetría sería todo un descubrimiento, supondría un logro muy importante, me parese un descubrimiento de mas valor que encontrar vida en Marte”; (Maria Spiropulu, -FERMILAB-).

“Si mañana oyéramos que se ha descubierto la supersimetría, se celebrarían fiestas por todo el planeta”; (Amanda Peet, -University of Toronto-).

El problema es que de existir las partículas “S”, son increíblemente pesadas, tanto que los aceleradores de partículas de hoy en día no las detectan, pero las innovaciones tecnológicas van en aumento, y estas mentes brillantes no se detendrán hasta alcanzar sus metas.

Actualmente existe otra meta a la que se le da prioridad, especialmente los científicos que están llevando a cabo los experimentos con el LHC. Se espera que, una vez en funcionamiento, se detecte la partícula conocida como el Bosón de Higgs -a veces llamada "la partícula de Dios”-. La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" del Modelo estándar de la física (el de Newton y Einstein), pudiéndose explicar cómo adquieren las otras partículas elementales propiedades como su masa.

Verificar la existencia del Bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una Teoría de la gran unificación.

Además, este Bosón podría explicar por qué la gravedad es tan débil comparada con las otras tres fuerzas. Junto al Bosón de Higgs también podrían producirse otras nuevas partículas que fueron predichas teóricamente, y para las que se ha planificado su búsqueda, como los Strangelets, los Micro Agujeros Negros, el Monopolo Magnético o las ya nombradas Partículas Supersimétricas.

Encontrar la supersimetría o el Bosón se Higgs no demostraría la teoría de cuerdas, pero serviría para indicarnos que estamos tras la pista correcta.

¿Y CUÁL ES EL PROBLEMA?

Se planteó que, dadas las condiciones extremas en las que se encuentra esta sopa de partículas, que generan las colisiones, podrían producirse fenómenos que escapan a la física estándar; para ser más precisos, se barajaron tres posibles catástrofes:

Provoque la formación de un agujero negro: La teoría de cuerdas predice la posibilidad de fabricar en el laboratorio agujeros negros del tamaño de la longitud de Plank (10^{-35 metros). La teoría actual predice que los agujeros negros se van desintegrando a causa de la radiación de Hawking y un agujero de este tamaño se desintegraría inmediatamente, pero, ¿Y si la teoría no es correcta? En ese caso, el agujero negro irá absorbiendo toda la materia a su alrededor, hasta engullir todo el planeta.}

Provoque la formación de materia extraña: La materia extraña es un conglomerado de quarks de muy alta densidad, del orden de 1000 millones de toneladas por centímetro cúbico. Al igual que los agujeros negros, la materia extraña atrae y absorbe la materia normal que la rodea (transformándola en nueva materia extraña), con lo que hasta el fragmento más pequeño de la misma acabaría engullendo todo el planeta.

Provoque una transición de estado en el vacío: La mecánica cuántica establece que el espacio vacío no está vacío, sino que contiene un cierto nivel de energía, lo que podemos considerar el nivel mínimo, o el estado estable. Sin embargo, la teoría establece que existe la posibilidad de que una región de vacío salte a un nivel de energía mas bajo, y por tanto mas estable. Si eso ocurriera, esa región se expandiría a la velocidad de la luz; además, dentro de esa región las leyes naturales serían diferentes, con lo que los objetos materiales que encontrara en su camino al crecer desaparecerían, transformándose de acuerdo a las nuevas leyes. De hecho, se considera que esa burbuja sería un nuevo Universo, y se piensa incluso que nuestro propio Universo pudo haber surgido de un fenómeno como el descrito. Pues bien, se barajó la hipótesis de que los aceleradores pudieran “fabricar” una burbuja de este tipo.

En el “Diario Publico”, perteneciente a Mediapubli Sociedad de Publicaciones y Ediciones S.L., que se publica en la Web, se destaca que ya existe un “Juicio contra el LHC para salvar el mundo”. Se trata de dos hombres, Walter L. Wagner -Investigador Estadounidense- y Luis Sancho, descripto como –filósofo de la ciencia-; afirman que los científicos del CERN han tratado de minimizar las posibilidades de que el LHC produzca monstruosidades físicas letales de necesidad. Entre las propuestas reflejadas en la demanda se encuentra un mini agujero negro que acabaría por devorar la Tierra o la aparición de strangelets, una forma de materia extraña que convertiría también en strangelets toda la materia a su alrededor y acabaría con el mundo tal y como lo conocemos.

En este artículo se afirma que, la posibilidad de que estos proyectos se vayan de las manos ha estado presente desde que comenzaron los experimentos de altas energías. Sin embargo, los estudios realizados para comprobar el fundamento de estas preocupaciones han tenido resultados tranquilizadores. Además de un informe oficial presentado por el CERN en 2003 y otros estudios externos, el año pasado se puso en marcha un grupo anónimo para valorar la seguridad del proyecto. En declaraciones a The New York Times, dos de los miembros de este grupo afirmaron que creen que los agujeros negros no serán una amenaza, aunque prefirieron no hablar sobre sus hallazgos hasta que se hayan publicado en alguna revista científica.

Con todo esto, el mismo articulo hace una reseña especial respecto a el comentario formulado por el ahora premio Novel de Física Frank Wilczek, con el que, en 1999, creó un gran revuelo al mencionar en ‘Scientific American’ la posibilidad de que el acelerador de partículas ‘Relativistic Heavy Ion Collider’ en Brookhaven (EEUU) produjese ‘strangelets’, un tipo de materia extraña que destruiría el mundo conocido. Luego de haber tirado la “bomba” nuestro inteligentísimo Frank Wilczek, se arrepintió de lo dicho y expresó que la sugerencia no era plausible, y que la posibilidad era minúscula. En lo personal, creemos que la idea de estas catástrofes no es tan alocada, ya que hasta el mismísimo premio Novel de Física llego a mencionarlas. Por otro lado, así como la posibilidad de generar esta materia extraña, agujeros negros etc, etc, es minúscula, también lo es, que estos científicos encuentren lo que están buscando. Es incoherente, a nuestro entender, que se gasten millones y millones de dólares buscando algo que tiene tan “minúsculas posibilidades” de hallarse, pues si nos ponemos a analizar el tema nos daremos cuenta de que lo que ellos buscan es lo que predica la teoría de las cuerdas, en fin, son preceptos de la física cuántica; y a su vez, ellos niegan la posibilidad de que ocurra lo que la mismísima teoría de las cuerdas, basada en la física cuántica, predice.