Un gran acontecimiento científico tendrá lugar en Marzo del 2015. En efecto, será entonces cuando, tras dos largos años de reparaciones y operaciones de mantenimiento, el Gran Colisionador de Hadrones(LHC) del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, en Suiza, arranque de nuevo motores, y esta vez para funcionar al doble de energía que en la fase anterior. El LHC es el mayor y más poderoso acelerador de partículas del mundo, y ahora está listo para el que será su segundo periodo de trabajo de tres años. «La máquina está saliendo de su largo sueño tras una importante operación quirúrgica», ha declarado Frédérick Bordry, el director de Tecnología y Aceleradores del CERN.
Durante su primera fase de trabajo, los científicos fueron capaces de descubrir, en julio de 2012, el esquivo Bosón de Higgs, la partícula responsable de que exista la masa, sin la que el Universo no sería tal y como lo vemos. Pero en palabras de la investigadora Fabiola Gianotti, «el descubrimiento del bosón de Higgs fue solo el principio del viaje del LHC».
Durante su primer trienio de funcionamiento, el LHC operó a unas energías de colisión de entre 7 y 8 teraelectronvoltios (TeV). En la fase que ahora comienza la potencia se duplicará hasta los 13 TeV. Cuando empiecen a producirse colisiones en ese rango de energías (nunca alcanzadas hasta ahora por ningún acelerador del mundo), el LHC abrirá, literalmente, una nueva ventana de exploración para la Física.
En el punto de mira, se encuentra la detección directa de materia oscura, un tipo de materia que es seis veces más abundante que la materia ordinaria (la que forma planetas, estrellas y galaxias) y que resulta indetectable para cualquiera de nuestros instrumentos. El LHC tratará también de aclarar la naturaleza de la misteriosa energía oscura, que junto con la materia oscura supone un 95% de la masa total del Universo.
Hace un mes atrás, usando el LHC, un equipo internacional anunció el descubrimiento de dos nuevas partículas subatómicas de la familia de bariones,caracterizados por estar formadas por tres quarks. Los investigadores del experimento LHCb descubrieron dos partículas, que ya virtualmente eran conocidas como la Xi_b '- y Xi_b *-, porque se preveía que existieran en el modelo de los quarks, “pero nunca se habían visto antes”. Otra partícula relacionada a este grupo de los bariones, la Xi_b *0, fue descubierta por otro equipo internacional de científicos que formaban parte del experimento llamado CMS de CERN, en 2012.
Los resultados coincidieron con las predicciones basadas en la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD), la cual es parte del Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de la materia existente en el Universo, la forma en que interactúan y las fuerzas que existen entre ellas. Las nuevas partículas “son bariones hechos de tres quarks unidos por una intensa fuerza nuclear”. Otro ejemplo de bariones son los conocidos protones y neutrones. Los protones son usados en el Gran Colisionador de hadrones LHC, donde estas partículas son aceleradas a los largo de kilómetros de esta grandiosa estructura, para crear el ambiente de colisiones.
Existen diferentes tipos de quarks, y las dos nuevas partículas X_ib, ambas contienen los tres tipos de quarks: “uno bello(b), uno extraño (s), y uno hacia abajo (d)”, según la particular terminología de la física moderna. “Gracias a los pesados quarks b, estas nuevas partículas encontradas tienen más de seis veces la masa del protón".
Pero las partículas son más que la suma de sus partes: "su masa también depende de cómo estén configuradas”, indica el reporte. "En el caso de la partícula Xi_b '.está muy cerca a la suma de sus productos de desintegración", lo que favoreció el hallazgo, considerando que los científicos hacen precisas mediciones de luz.
Además de las masas de estas partículas, el equipo de investigación estudió sus tasas relativas de producción, sus anchos - una medida de lo inestable que son - y otros detalles de sus desintegraciones. La alta precisión del experimento, definido como "clave" para mejorar la actual comprensión de la dinámica de los quarks, los modelos de los cuales son tremendamente difíciles de calcular, y como la base para un nuevo modelo que pueda explicar no solo materia, sino también la antimateria. "Si queremos encontrar una nueva física más allá del Modelo Estándar, necesitamos primero tener un cuadro", dijo el coordinador de la física del LHCb Patrick Koppenburg de Nikhef Institute de Amsterdam. "Este tipo de estudios de alta precisión nos ayudarán a diferenciar entre los efectos del modelo estándar y algo nuevo o inesperado en el futuro”, agregó Koppenburg.
"Hace catorce mil millones de años, el Universo comenzó con una explosión. Hacinados en un espacio infinitamente pequeño, la energía se conjugó para formar cantidades iguales de materia y antimateria. Pero a medida que el Universo se enfrió y se expandió, su composición cambió", relatan los científicos del LHCb entre sus informes. Las interrogantes de cuánto está formado por materia, cuánto por antimateria, y qué es la materia oscura, o la enigmática energía oscura, persisten a lo largo del tiempo.
"Apenas un segundo después del Big Bang, la antimateria había desaparecido, dejando materia para formar todo lo que vemos a nuestro alrededor - de las estrellas y galaxias, a la Tierra y toda la vida que soporta".
Los resultados coincidieron con las predicciones basadas en la teoría de la cromodinámica cuántica (QCD), la cual es parte del Modelo Estándar de la física de partículas, la teoría que describe las partículas fundamentales de la materia existente en el Universo, la forma en que interactúan y las fuerzas que existen entre ellas. Las nuevas partículas “son bariones hechos de tres quarks unidos por una intensa fuerza nuclear”. Otro ejemplo de bariones son los conocidos protones y neutrones. Los protones son usados en el Gran Colisionador de hadrones LHC, donde estas partículas son aceleradas a los largo de kilómetros de esta grandiosa estructura, para crear el ambiente de colisiones.
Existen diferentes tipos de quarks, y las dos nuevas partículas X_ib, ambas contienen los tres tipos de quarks: “uno bello(b), uno extraño (s), y uno hacia abajo (d)”, según la particular terminología de la física moderna. “Gracias a los pesados quarks b, estas nuevas partículas encontradas tienen más de seis veces la masa del protón".
Pero las partículas son más que la suma de sus partes: "su masa también depende de cómo estén configuradas”, indica el reporte. "En el caso de la partícula Xi_b '.está muy cerca a la suma de sus productos de desintegración", lo que favoreció el hallazgo, considerando que los científicos hacen precisas mediciones de luz.
Además de las masas de estas partículas, el equipo de investigación estudió sus tasas relativas de producción, sus anchos - una medida de lo inestable que son - y otros detalles de sus desintegraciones. La alta precisión del experimento, definido como "clave" para mejorar la actual comprensión de la dinámica de los quarks, los modelos de los cuales son tremendamente difíciles de calcular, y como la base para un nuevo modelo que pueda explicar no solo materia, sino también la antimateria. "Si queremos encontrar una nueva física más allá del Modelo Estándar, necesitamos primero tener un cuadro", dijo el coordinador de la física del LHCb Patrick Koppenburg de Nikhef Institute de Amsterdam. "Este tipo de estudios de alta precisión nos ayudarán a diferenciar entre los efectos del modelo estándar y algo nuevo o inesperado en el futuro”, agregó Koppenburg.
"Hace catorce mil millones de años, el Universo comenzó con una explosión. Hacinados en un espacio infinitamente pequeño, la energía se conjugó para formar cantidades iguales de materia y antimateria. Pero a medida que el Universo se enfrió y se expandió, su composición cambió", relatan los científicos del LHCb entre sus informes. Las interrogantes de cuánto está formado por materia, cuánto por antimateria, y qué es la materia oscura, o la enigmática energía oscura, persisten a lo largo del tiempo.
"Apenas un segundo después del Big Bang, la antimateria había desaparecido, dejando materia para formar todo lo que vemos a nuestro alrededor - de las estrellas y galaxias, a la Tierra y toda la vida que soporta".
Información: http://arxiv.org/abs/1411.4849
"End of transmission".
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