Ciencia

Eckhard Elsen: «La Física que conocemos está agotada, tiene que haber algo más»

El director científico del CERN explica cómo el LHC busca la misteriosa materia oscura. Los experimentos para detectar agujeros negros microscópicos o dimensiones desconocidas ya están listos

Eckhard Elsen, director científico del CERN, en Madrid
Eckhard Elsen, director científico del CERN, en Madrid - Maya Balanya

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un gigantesco túnel en forma de círculo a cien metros bajo tierra en las cercanías de Ginebra, es la catedral de la Física por excelencia. La máquina que detectó el bosón de Higgs, la partícula elusiva durante más de cincuenta años, acaba de concluir la temporada 2016 de choques de protones. Eckhard Elsen, director de Investigación y Computación del CERN, organismo que opera el acelerador, ha explicado en Madrid, invitado por la Fundación BBVA, cuál ha sido la «cosecha» científica recogida por los experimentos. Realizados a un nivel de energía nunca antes alcanzada, 13 Tev, «nos han llevado más allá de las fronteras del conocimiento».

¿Ha sido un buen año para el LHC?

Sí. Este año se han logrado dos hitos en la operación de la máquina, tremendamente necesarios para la Física. El primero es que hemos comprimido el haz de protones como jamás antes se había logrado (En el LHC los protones viajan a velocidades próximas a las de la luz y el objetivo es que choquen unos contra otros, cuantas más veces mejor; así se pueden detectar nuevas partículas). El segundo, su disponibilidad, que se ha multiplicado por dos, lo que quiere decir que está en muy buenas condiciones y se han resuelto antiguos problemas con el control, los imanes...

¿Qué han permitido ver esos avances, alguna nueva partícula?

Hemos obtenido ocho veces más datos, lo que nos permite esclarecer que nuestros resultados son compatibles con una fluctuación estadística. Duele reconocerlo, nos hubiera complacido descubrir algo nuevo, pero esto es lo que ha ocurrido.

¿Eso no es una lástima?

Permíteme un ejemplo. Voy caminando por las calles de Madrid y veo a dos personas con un abrigo rojo. ¿Se trata de una nueva moda? ¿Voy a invertir en la fabricación de abrigos rojos? O quizás deba andar más tiempo por la ciudad y ver si también hay abrigos verdes o azules. Esa es nuestra forma de trabajar en el LHC, mirar más, obtener más datos para confirmar si una tendencia es algo nuevo o no. El resultado permite una comprensión mucho mayor de lo que llamamos el Modelo Estándar de la Física, y resulta que ya no es suficiente. Las ideas más sencillas se nos han acabado. Sabemos que tiene que haber algo más, pero no sabemos cómo es realizable esa ampliación del modelo estándar.

¿Por qué?

Es deprimente, pero solo comprendemos el 5% de la masa del Universo. Hay otra materia que no conocemos y no sabemos de qué está hecha, la materia oscura. La estamos buscando con el gran colisionador de hadrones.

¿Cómo lo hacen?

El LHC busca la materia oscura en una cierta ventana de masas: o en partículas pesadas si necesitas pocas o en partículas muy muy ligeras que están en todas partes, pero que jamás interactúan. No se pueden usar luz, imanes, interacciones débiles (las fuerzas responsables de la desintegración radiactiva) ni fuertes (lo que mantiene los núcleos juntos) para entrar en contacto con estas partículas. Ese es el problema. Por eso se llama oscura.

Pero saben que existe.

Es un rompecabezas. Sabemos que existe por el comportamiento de las estrellas y las galaxias, pero no hemos encontrado cuál es su portador.

Elsen, en un momento de la entrevista
Elsen, en un momento de la entrevista- M.B.

¿Y usted por cuál apostaría?

El Premio Nobel de Física de este año se ha dado a los descubrimientos sobre los efectos topológicos de la materia (estados de la materia que ocurren en ciertas agrupaciones de átomos). Podría ocurrir un efecto semejante, y esto es pura especulación, cuando se forman los axiones, una partículas que quizás puedan explicar lo que es la materia oscura. Se han propuesto nuevos experimentos para estudiarla en ese rango de masas. Ahora la pelota está en el terreno de los físicos experimentalistas.

La confirmación del modelo estándar, ¿es una buena o mala noticia?

Es buena, por supuesto, porque es una teoría bellísima. No es aburrida. A partir de ella podemos diseñar experimentos que busquen algo nuevo. Tú intentas desafiar a la naturaleza pero si haces la respuesta equivocada, la naturaleza te responde: esto ya lo sabías, es lo mismo de antes. Si haces la pregunta adecuada, la naturaleza te dirá: sí, y por qué no lo buscaste antes.

El bosón de Higgs fue un hallazgo fantástico. ¿Podemos esperar otro del mismo calibre en un futuro cercano?

Peter Higgs y sus colaboradores lo predijeron en los 60 y lo hemos buscado desde entonces. Ha sido una confirmación espectacular del modelo estándar y estamos altamente complacidos de haber encontrado ese ladrilllo de construcción. Pero lo que sabemos no es suficiente para poder encontrar algo nuevo tan espectacular como ha sido el bosón de Higgs.

También buscan agujeros negros microscópicos, otras dimensiones...

Sí, son realizaciones particulares de las nuevas teorías. Conocemos cuatro dimensiones, tres en el espacio y una en el tiempo, pero podría haber más que se utilizasen solo para determinados tipo de interacciones. Por ejemplo, a través de la gravitación. En el LHC los experimentos ya están listos para intentar estudiar interacciones de ese tipo.

¿Qué hace falta para que lo consiga?

Hemos recogido entre el 1% y 2% de lo que nos planteamos registrar. Tenemos que seguir recogiendo muchísimos datos para llegar a la sensibilidad suficiente y obtener un resultado estadístico significativo. Eso establece la escala para la Física.

El CERN quiere construir un acelerador aún más potente que el LHC. ¿Cómo será su sucesor?

Hay dos proyectos: el Colisionador Lineal Compacto (CLIC) y el Futuro Colisionador Circular (FCC). El CLIC es lineal y utiliza electrones, que son partículas elementales, no están compuestas de quarks como los protones. Cuando el LHC colisiona protones, incluso a 13 Tev, los quarks representan solo una fracción de esa energía. Mientras que con los electrones, toda la energía llega a la colisión. ¿Por qué entonces no usamos electrones todo el tiempo? Porque no les gusta ir en círculos; pierden energía, irradian fotones. Por eso la idea de un colisionador lineal. El problema es encontrar el dinero para construir 30 km de una infraestructura como un túnel de metro. Pero la tecnología está más o menos lista ya.

¿Cuál de los dos modelos tiene más posibilidades?

Durante los próximos tres o cuatro años vamos a decidir cuál va a ser la siguiente estrategia en el dominio de la alta energía. Ambas posibilidades tienen ventajas. Más energía de los protones, más eficacia de los electrones. Eso es lo que tenemos que seleccionar. Pero tendremos LHC hasta 2035, así que la construcción de cualquier máquina nueva llevará tiempo. No estará hasta la segunda mitad de la década de 2020.

¿Cuál cree que será el próximo gran descubrimiento de la Física de partículas?

Es imposible adivinar el futuro, pero estará en la materia oscura, dimensiones extra, gravitones (partículas hipotéticas que transmiten la interacción gravitacional)... Hay toda una serie de posibilidades. Lo importante es seguir buscando.

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