Cayetano López
Catedrático de física teórica de la UAM y
director del CIEMAT

Martes, 30 de Marzo de 2010

Hoy se han conseguido las primeras colisiones de
partículas a muy alta energía gracias al LHC. Este hecho supone "una
nueva era" para la física de partículas, como afirma la responsable del
Atlas. Cayetano López, catedrático de física teórica en la
Universidad Autónoma de Madrid y director del CIEMAT (Centro de
Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas) ha
charlado con los lectores sobre lo que puede suponer este importante
avance en la física.



Los internautas preguntan a Cayetano
López

¿Se preven cambios radicales en las teorías que compone la física
como disciplina científica, conforme los investigadores estudien los
datos extraidos del LHC?
¿Cuál es el fin último de esta herramienta, el LHC?

El fin último de esta herramienta es explorar un rango de energía en
las interacciones entre partículas nunca antes alcanzado. Hay cosas que
se esperan, como la partícula de Higgs, para completar las teorías
existentes. Hay otros hallazgos posibles que podrían indicarnos cómo ir
más allá de la teoría estándar que conocemos y que está verificada en
miles de experimentos a más bajas energías. Pero lo verdaderamente
excitante sería que se produjera algún hallazgo inesperado que nos
obligara a un cambio sustantivo respecto de las ideas existentes.

¿Qué posibles avances para la ciencia puede suponer este logro? ¿Se
podría obtener una fuente de energía inagotable con esta tecnología?

Este tipo de investigación no es aplicada y, en particular, no tiene
relación con la producción de energía útil con fines sociales. Los
posibles avances se refieren a nuestro conocimiento de los componentes
más elementales de la materia y sus interacciones, con repercusiones
cosmológicas como la naturaleza de la materia oscura o la asimetría
materia-antimateria en el universo.


Cuando las partículas colisionan lo que ocurre es que parte de su
energía cinética se transforma en nuevas partículas. Es la
materialización de la identidad energía-materia "al revés". Generamos
energía cinética y obtenemos partículas. Cuanta mayor sea la energía en
la colisión mayor es la masa de las partículas que se pueden producir,
de ahí el interés de explorar nuevos intervalos de energía. Entre las
partículas de luz producidas hay fotones, es decir partículas de luz. El
color sólo tiene sentido dentro del estrecho rango del espectro de luz
visible. Los fotones producidos en estas colisiones son mucho más
energéticos que los de la luz y se sitúan más allá del azul, del
ultravioleta e incluso de los rayos X. No hay sonido. El sonido es una
propiedad macroscopica de ondas de materia en aire.


Alvaro Brun

4. 30/03/2010 - 17:46h.


¿Es cierto que al efectuar el experimento existe la posibilidad de
extinguir el planeta y convertirlo en una nube estelar de neutrones o en
un agujero negro? La creación de "materias extrañas" pueden contaminar a
otras materias; o la creación de "monopolos magnéticos" pueden iniciar
una reacción en cadena y convertir átomos en otras formas de materia.


Se ha especulado con la posibilidad de la formación de agujeros
negros o "strangelets", que son agregados de quarks extraños, con
consecuencias desastibilizadoras para el planeta e incluso la galaxia.
Ha habido, incluso, una demanda judicial al respecto. Varios científicos
han estudiado con detalle este asunto y han verificado que hay
colisiones naturales en el Universo mucho más energéticas debidas a
fenómenos catastróficos del tipo de colapsos de supernovas o similares y
no se ha producido nunca este tipo de fenómenos, así que no parece que
haya ningún peligro en el funcionamiento del acelerador.

NachoArg


5. 30/03/2010 - 17:47h.

Soy Juan Ignacio de Argentina. Queria saber si estas coliciones
llegaron a formar materia, o antimateria, o hay que esperar que se
colisionen a mayores veocidades.


En estas colisiones, y en otras de menor energía, se producen
partículas de materia y de antimateria por centenares.

Valencià

6. 30/03/2010 - 17:49h.

Hola,
Soy un estudiante de ingeniería informática y me gustaría saber qué
puede aportar un ingeniero como yo a la investigación en ámbitos como
este.
Gracias

La informática es un ingrediente esencial. Sin ella serían imposibles
este tipo de experimentos. En primer lugar, la reconstrucción de las
trayectorias y las propiedades de las partículas se consigue a partir de
los datos electrónicos brutos en los detectores mediante programas muy
potentes. Por otra parte, el análisis de la masa ingente de datos que
salen de estas reconstrucciones requiere nuevamente de potentes
herramientas informáticas.


roberto ramas


7. 30/03/2010 - 17:53h.


¿Cómo se diferencian los haces de protones de los haces de
electrones?
Cuando interactúan entre ellos, ¿se produce radiación electromagnética?



En el LHC colisionan haces de protones y no hay electrones. Hay otros
aceleradores, como era LEP, o los sincrotrones en los que se aceleran
electrones. Los electrones pierden más energía electromagnética al ser
acelerados, por eso es más difícil llegar a las energías que llegan los
protones, pero estos últimos, que pierden mucha menos energía por
radiación electromagnética, son 1800 veces más pesados que los
electrones y no son puntuales, así que las interacciones tienen lugar
entre los quarks que los componen, lo cual hace que los resultados de
las interacciones sean más "sucios" y más difíciles de interpretar. A
cambio, se consiguen colisiones más energéticas.


Jorge A. Vázquez



8. 30/03/2010 - 17:57h.



Buenas tardes, encantado de poder dirigirme a usted:
¿Hay indicios ya de cómo deberían comportarse todas estas partículas con
cuya existencia se especula, o tendremos que esperar a que los datos
sean reducidos por completo? De ser así, ¿cuánto tiempo se estima para
que se confirme o descarte la existencia del bosón de Higgs, por
ejemplo?
Muchas gracias por su respuesta,



Habrá que esperar todavía un tiempo porque el análisis de los datos
es muy complicado. La inmensa mayoría de las colisiones producen
partículas "convencionales" por lo que se requiere un gran esfuerzo para
identificar los pocos acontecimientos en los que se prodduciría alguna
partícula nueva. El Higgs podría verse en este primer "run" de entre 18 y
24 meses si su masa estuviera en un rango "favorable" del orden de los
160 GeV. Si no está ahí habrá que esperar al segundo "run" en el que se
doblará la energía de los haces.

bf110



9. 30/03/2010 - 18:00h.



He leído en muchos sitios esta pregunta y no la entiendo, le
agredecería que me la explicara. ¿Qué significa exactamente que sabremos
por qué la materia es tal y como es?



Lo que pienso que has leído es que sabremos cuál es el origen de la
masa de las partículas y, por tanto, por qué son como son. La razón es
que en nuestra teoría estándar no podemos explicar la existencia de
masas diferentes para las diferentes partículas a menos que exista el
campo de Higgs, que proporciona esa masa a través de las interacciones
con el resto de las partículas. Pero ese campo implica la existencia de
una partícula, el bosón de Higgs, que es uno de los descubrimientos
esperados en el LHC. Si esta partícula no existiera, sería difícil
explicar en nuestras teorías las masas de las partículas.


JJ



10. 30/03/2010 - 18:01h.



¿Cómo se originan los haces que colisionarán?



Los haces son de protones, es decir átomos de hidrógenos ionizados.
Se parte de hidrógeno, se ioniza y los protones resultantes se van
acelerando en diferentes fases.

mcarabali



11. 30/03/2010 - 18:08h.



Hola, buenos días. ¿Cómo nos beneficia estas colisiones en el
quehacer diario? Sé que será a largo plazo, pero ¿qué buscamos? El lunes
a mis alumnos del colegio, ¿cómo le podría explicar lo sucedido?
Gracias.



Desafortunadamente no creo que estos experimentos tengan ninguna
repercusión enla vida diaria. Son para conocer más profundamente las
propiedades más elementales de la materia y de las fuerzas de la
naturaleza. En la historia de la ciencia las aplicaciones sociales más
novedosas y rupturistas han partido de estudios para conocer mejor la
naturaleza, como el caso de la electricidad, el laser, el radar, los
procesadores, etc. En general no se puede prever la futura utilidad de
un conocimiento básico. En relación con la física de aceleradores, las
aplicaciones prácticas que yo conozco están relacionadas con la medicina
a través de los aceleradores de electrones de muchos hospitales,
dispositivos de imagen médica, etc.



Alcaudon



12. 30/03/2010 - 18:12h.



He leído estos días que tardaremos años en analizar toda la
información conseguida en las colisiones del LCH, ¿qué opinión le merece
el ingente gasto económico y humano cuando a día de hoy no hay
posibilidad de tratar toda esa información? ¿No le parece exagerado?
Muchas gracias



Se tardará en procesar, pero al final extraeremos toda la información
generada en los aceleradores. Sobre el gasto que supone, es una
cuestión de ponderación. En el pasado siempre se ha insistido en lo
costoso de la investigación básica, pero nuestra vida está llena de
aplicaciones que proceden de esa investigación y que no podían ser
previstas, por ejemplo la electricidad, el laser, los ordenadores,
Internet, etc. Un fracción minúscula del gasto militar en el mundo
bastaría para financiar varios LHCs.



Juan Calzadilla



13. 30/03/2010 - 18:15h.



¿Este acontecimiento puede motivar la revisión de la Teoría de
Einstein y de su famosa fórmula E= mc2 (quiere decirse m elevado al
cuadrado). Gracias.



Al contrario. Es una verificación constante y masiva (muchos miles de
millones de veces por segundo) de esa ecuación. A partir de la energía
cinética de los haces incidentes se crean nuevas partículas con una masa
que se relaciona con la energía consumida para crearla a través de la
"famosa" fórmula: E=mc2, donde E es la energía, m la masa y c2 es la
velocidad de la luz elevada al cuadrado.



Miguel



14. 30/03/2010 - 18:19h.



¿Podría mencionar algún hito de la Historia de la Física cuyo impacto
sea comparable a esos "cambios sustantivos" que podrían llegar a
derivarse de estas colisiones? De esa manera los legos podríamos conocer
la importancia de este momento histórico.



Dependerá de lo que se encuentre. Si se encontraran, por ejemplo,
partículas supersimétricas, creo que sería comparable al hallazgo de la
primera partícula de antimateria en los años treinta. Si se identificara
la materia oscura, quizá sería comparable al descubrimiento de la
expansión del Universo a finales de los años veinte. El Higgs sería
quizá comparable al descubrimiento de los quarks.

Juan Carlos



15. 30/03/2010 - 18:20h.



Dada las grandes dimensiones del acelerador y la profundidad de su
ubicación, imagino que también pueden ser muy grandes los posibles
peligros de un experimento de esta naturaleza. ¿Es realmente así o no
hay realmente posibles daños para su entorno inmediato si ocurriera
algun fallo? Muchas gracias



No creo que pueda producirse ningún fallo que afecte al entorno. Ya
hubo un grave fallo a finales de 2008 que requirió desmontar y reparar
una parte importante del anillo del acelerador, con daños importantes a
su estructura pero sin ninguna repercusión exterior.



Dogway



16. 30/03/2010 - 18:24h.



¿Qué se sabe del graviton? ¿Podrán las colisiones probar su
existencia?



No hay ninguna posibilidad de detección directa del gravitón en estos
experimetos. El gravitón, y su manifestación a través de ondas
gravitatorias, se estudian en otro tipo de experimentos. Lo que sí puede
ocurrir es que se produzca algún hallazgo que ayude a entender cómo se
pueden unificar la gravitación y la mecánica cuántica, es decir alguna
pista de lo que puede ser una gravitación cuántica y eso tendría
consecuencias teóricas importantes sobre la naturaleza de la gravitación
y, por tanto, del gravitón.



Momo Catarelli



17. 30/03/2010 - 18:27h.



Buenas tardes.
Me gustaría que explicara de la forma más sencilla posible, qué mejoras
espera obtener la comunidad científica de estos ensayos.
Muchas gracias.



Lo que se espera, en primer lugar, es el descubrimiento de la
partícula de Higgs y sus propiedades, algo necesario para "cerrar" la
teoría estándar y comprender el origen de la masa de las partículas.
También se espera alguna pista sobre simetrías, fuerzas o unificaciones
superiores, del tipo de las llamadas partículas supersimétricas, si es
que existen, o, si hay suerte, alguna idea de la naturaleza de la
materia oscura, que supone un cuarto de toda la materia-energía presente
en el Universo (la materia ordinaria, de la que estamos hechos
nosotros, los planetas o las estrellas, supone sólo un 4 %)



Pablo



18. 30/03/2010 - 18:31h.



¿Cuáles son los límites de esta investigación? ¿Existe una
cartografía de los principales objetivos que debe cumplir el
experimento? Imagino que los recursos son escasos y que es necesario
tener resultados para darse por satisfecho.



Como en todo experimento de frontera, hay cosas previsibles en algún
grado (aunque nunca hay seguridad, de ahí la necesidad de experimentar)
como la partícula de Higgs, otros posibles resultados más especulativos,
como la supersimetría o la naturaleza de la materia oscura, y, lo que
resulta siempre más excitante, la posibilidad de que aparezcan cosas por
completo inesperadas que sirvan para dar un nuevo giro a nuestras ideas
teóricas.



Linkses



19. 30/03/2010 - 18:32h.



¿Hay posibilidades de colaborar con el proyecto? En caso de que sí,
¿de qué forma?, ¿disponéis de algún programa de colaboración?



No me consta la posibilidad de formas de colaboración "abiertas".
Todo está organizado dentro de la comunidad científica de este campo. De
todas formas, creo que podría echar un vistazo a la página web del CERN
(www.cern.ch)




Álvaro López Melián



20. 30/03/2010 - 18:33h.



¿La velocidad y energía de las particulas aceleradas causa algún tipo
de disturbios en el espacio-tiempo circundante a las mismas?



No se producirán modificaciones en el espacio tiempo más allá de las
creadas por la propia existencia de las partículas que circulan por el
anillo del acelerador.






Mensaje de despedida


Gracias a todos los participantes en el dálogo. Es importante para un
científico "profesional" conocer las preguntas y las inquietudes del
público en general. Ahora, crucemos los dedos. En unos meses veremos si
algunas de las construcciones teóricas más sofisticadas jamás abordadas
tienen un correlato experimental. Y ,sobre todo, veremos qué sorpresas
nos depara la naturaleza. Ojalá encontremos algo inesperado.




http://www.elpais.com/edigitales/entrevista.html?encuentro=6488&k=Cayetano_Lopez
http://www.elpais.com

Muy interesante Nou gracias

Interesante diálogo. ¡¡ Gracias Nou por la aportación !!.

Pues invitalé a que se pasee por aquí de vez en cuando. Cuantos más seamos, más puntos de vista habrá y más aprenderemos.
Además yo tengo un empeño personal con este tipo de temas, de los que no eniendo mucho y me gustaría aprender todo lo posible, por las razones que hemos hablado en otros hilos.