Búsqueda

viernes, septiembre 26, 2008

El LHC y el Big Bang

Bueno, ya estoy de vuelta tras mi pequeño retiro forzoso. Ya iré contestando poco a poco a los correos y comentarios que hay por ahí pendientes. Pero lo primero, es actualizar este vuestro blog. Y hoy lo haré con un tema que ha estado dando vueltas un tiempo, y que recientemente a vuelto a ser noticia debido a su inaguración. Me refiero al nuevo e inmenso acelerador de partículas de CERN, el Large Hadron Collider (Gran Colisionador de Hadrones), o LHC para los amigos.

No, aunque decepcionaré a algunos, no voy a hablar sobre la polémica de si podría destruir el mundo, sino de algo mucho más simple. En los medios de comunicación, al dar la noticia de que se había «inagurado» (que su construcción se ha completado y se ha realizado la primera prueba), se han referido a él como «la máquina del Big Bang», y han mencionado cosas como que se pretente recrear el Big Bang, o cosas similares. Esto puede llevar a pensar a uno que se va a realizar la creación de un nuevo universo, o algo así. En realidad, lo que se pretende es reproducir las condiciones que había en el universo, en los instantes posteriores al Big Bang (a muy pequeña escala, por supuesto). Y cuando digo instantes, no me refiero a unos pocos segundos, sino a órdenes de magnitud mucho menores, por debajo incluso del nanosegundo (10-9 segundos) o del picosegundo (10-12 segundos).

¿Cómo y qué significa esto? Bueno, todo el mundo tiene más o menos en mente lo de la gran explosión con la que comenzó el universo. Pero la Teoría del Big Bang no es sólo eso, sino que describe cómo fue evolucionando el universo primigenio. La ciencia no puede (y tal vez nunca pueda) explicar el instante inicial del Universo, ni qué había antes (sobre todo porque el tiempo forma parte del universo, y antes no existía; citando a Stephen Hawking, «es como preguntarse qué hay más al norte del Polo Norte. Es una pregunta sin sentido»). Se parte de que en su origen, el universo era un punto inmensamente denso y caliente (imagináos todo el universo actual concentrado en un puntito). Lo que ocurrió durante los primeros 10-43 segundos de existencia del universo es bastante especulativo. De hecho, según la mecánica cuántica actual, ése es el intervalo de tiempo más pequeño que puede ser medido (y no por cuestiones técnicas, sino por la naturaleza cuántica del universo), denominado tiempo de Plank. Así que tal vez no tenga sentido siquiera preguntarse qué ocurrió en ese intervalo. Sería como buscar qué hay entre dos fotogramas consecutivos de una película.

En esos primeros instantes, sólo había energía. A medida que el universo se expandía y enfriaba, aparecieron las primeras partículas elementales: quarks y leptones (como electrones y neutrinos). Posteriormente los quarks se juntaron para constituir hadrones (como protones y neutrones). Todo esto, ocurre antes de que concluya el primer segundo del universo. Posteriormente, durante los primeros 3 minutos de existencia, protones y neutrones se juntan, formando núcleos atómicos (principalmente de hidrógeno y helio). Sólo son núcleos. Los átomos se forman después (recordad, el núcleo recubierto por una corteza de electrones), durante los siguientes miles de años.

Esto en cuanto a la materia. Otro asunto interesante es lo que ocurre con las interacciones fundamentales. Veréis, en el universo existen cuatro fuerzas o interacciones fundamentales: la gravedad, el electromagnetismo, la interacción nuclear fuerte, y la interacción nuclear débil. No es necesario que explique qué es la gravedad y el electromagnetismo. La interacción nuclear fuerte es la que existe entre los quarks, que los mantiene unidos para formar hadrones, y además mantiene unidos los protones y neutrones del núcleo atómico, superando la fuerza repulsora electromagnética entre los protones (que tienen carga eléctrica). La interacción nuclear débil aparece entre quarks y leptones, y tiene que ver entre otras cosas, con ciertos tipos de desintegración.

La cuestión es que se piensa que estas cuatro interacciones, son en realidad aspectos distintos de una sola. Sería algo similar a lo que sucedió con el electromagnetismo. Antes del siglo XIX, se pensaba que la electricidad y el magnetismo eran cosas totalmente diferentes. Teníamos cargas eléctricas, que se atraían o repelían, y teníamos polos magnéticos, que también se atraían y repelían. Pero se comenzaron a observar fenómenos que sugerían que ambas interacciones estaban relacionadas de algún modo (por ejemplo, una carga eléctrica en movimiento, genera un campo magnético). Finalmente se descubrió que la electricidad y el magnetismo eran aspectos diferentes de una misma interacción, a la que se denominó electromagnetismo (sí, un nombre muy obvio). Con las cuatro interacciones fundamentales sucede lo mismo, aunque la unificación sólo se aprecia a muy altas energías, como las existentes en los primeros instantes del universo. Así, se piensa que inicialmente existía una única interacción. Primero fue la gravedad la que se separó, después la interacción nuclear fuerte, y finalmente la interacción nuclear débil y el electromagnetismo. Hay evidencia experimental que corrobora la unicidad de electromagnetismo e interacción nuclear débil (llamada también con un nombre obvio: electrodébil). Pero en el resto de casos, sólo está la teoría (y en el caso de la gravedad es más complicado, e incluso puede que esa interacción sí que sea algo diferente de las demás; pero eso es otra historia).

Supongo que muchos os preguntaréis ¿cómo se puede saber todo esto? Bueno, no penséis que todo son especulaciones de unos locos con mucha imaginación. En ciencia, las teorías deben surgir de la observación o de otras teorías comprobadas. Así, se puede predecir la existencia de partículas elementales que sólo aparecen en condiciones de muy alta energía, como la presente en esos instantes iniciales del universo. Si conseguimos concentrar la suficiente energía en un punto concreto (básicamente, lanzando partículas elementales a gran velocidad y en sentidos contrarios, para que choquen entre sí), podremos «imitar» de forma muy localizada parte de las condiciones de esa época, y comprobar si esas partículas teorizadas (y otras cosas) aparecen o no, y así corroborar o descartar teorías. Y cuanta más energía consigamos concentrar, más temprana es la época que podemos reproducir.

Y eso es lo que hace el LHC. Concretamente, lo que hace es lanzar prototones para que colisionen entre sí. De ahí el nombre de Gran Colisionador de Hadrones (el protón es un hadrón).

Actualización: Más información en Rompiendo partículas (LHC), del blog Ciencia aficción.

17 comentarios:

  1. Largo... pero interesante, aunque hablando de los orígenes del universo y las partículas elementales iniciales, creo que alguna reseña a la antimateria no habría estado de más.

    ResponderEliminar
  2. ¡Menos mal que está Malaciencia! Muy claro y bien explicado: con la de bobadas que se han dicho estos días sobre el cachivache en cuestión, da gusto leer algo que sí que tiene que ver con en qué consiste y cómo funciona.

    ResponderEliminar
  3. Muy bueno, como siempre. Es cierto que en la mayoría de los medios lo llaman la "Máquina del big bang". Así no es extraño que la gente piense que se están llevando a cabo allí grandes explosiones. Una pena la avería que ahora sufre.

    Pd. Inspirándome en tu blog, comencé uno (en el que recomiendo el tuyo) e hice también un post sobre el LHC en el que trato la controvertida idea de que el mundo se destruiría con el agujero negro. http://namforts.com/malonez/?p=223

    ResponderEliminar
  4. Lo desinformados que estaban los medios sobre el LHC me asustó bastante. Ya su misma construcción es un hecho fascinante, ¿acaso ningún periodista se ha preguntado para qué alguien construiría un aparato semejante? Yo no lo entiendo. Y lo triste es que el poco tiempo que le dedican transmite el mensaje de que no es importante ni interesante saber sobre él. Una verdadera pena, hay mucha gente perdiéndose algo bueno.

    Un saludo.

    ResponderEliminar
  5. Gracias. comparto la idea de que debe informarse al publico en lugar de especular notas sensacionalistas que pretenden solo la atención. Completo y amigable. Lamento aceptar que no es para todos. es decir; si no perteneces a una comunidad interesada en el tema, a cuantos conoces que tengan la compresnión acabada de los hadrones, quarks, leptones y demas componentes ?...

    ResponderEliminar
  6. Da gusto leer algo tan ameno. Sigue impresionandome como puedes hacer tan accesible algo que para nada es sencillo.

    ResponderEliminar
  7. Cuando escuche las noticias casi me la creo, por suerte lei el libro de Stephen Hawking Agujeros negros y pequeños universos, recomiendo leerlo antes de opinar algo al respecto.

    ResponderEliminar
  8. Hace poco me preguntaron respecto al LHC: ¿Si no es un arma que pretenden averiguar con eso?

    Os aseguro que la pregunta iba en serio y creo que resume el interés del público en general :(

    Por otro lado a los medios de comunicación les interesa la posibilidad de que destruya el mundo porque el morbo y las catastrofes es lo que más vende hoy en día. Una pena.

    En cuanto al artículo, sólo una duda: ¿por qué es tan importante el "Boson de Higgs"?

    Salud.

    ResponderEliminar
  9. Si no me equivoco, lo del "Bosón de Higgs" es muy importante ya que su existencia o "no existencia" confirmaría o rebatiría el "Modelo Estandar" (o al menos una parte de él), que es la teoría actual que explica la materia en general así como conceptos de las teorías relativistas y cuánticas.

    Cambiando de tema, he leído que buena parte de la expectación alrededor del LHC proviene de la posibilidad de confirmar o no alguna de las hipótesis propuestas por las Teoría-M (de Supercuerdas).

    ResponderEliminar
  10. Muy buena explicación Alf!! yo también creo que es importante decir con más claridad lo que es el LHC, ya que los massmedia se quedan sólo en la anécdota y no se meten en lo realmente importante, que es el fin al que está destinado el LHC.

    ResponderEliminar
  11. Una explicación de lo que hace el lhc a modo de rap (y es sorprendentemente detallada y clara)

    http://es.youtube.com/watch?v=LZInlOGmCtU

    ResponderEliminar
  12. Más desafortunada me parece la denominación que ha recibido el LHC como la "máquina de Dios" (más de 4 millones de resultados en google y sigo sin saber qué tiene que ver Dios en todo esto)

    ResponderEliminar
  13. Ah, que dios creó el universo con el big bang (supuestamente, no sé si será cierto)y que como esta maquina crea big banes es la maquina de dios. Un puro nombre sensacionalista y desinformado.

    ResponderEliminar
  14. Quizá sea porque al Boson de Higgs le llaman la Partícula de Dios.

    ResponderEliminar
  15. Exelente Articulo, Muy buen blog! 100 % Recomendable! Seguí así que te va a ir muy bien. Intercambiamos enlaces? Pasá por mi blog y avisame. Un saludo, amigo!

    EL FAROLITO WEB

    ResponderEliminar
  16. Gracias por el enlace, Malonez. Muy interesante.

    ResponderEliminar
  17. Excelente blogg y tus entradas tienden a ser fabulosas también. No obstante quisiera observar que la afirmación de que antes del B. Bang no habría tiempo es cada vez más cuestionada. Las teorías de cuerdas, membranas, etc. Parecen sugerir que, mientras que el espacio en nuestro universo fue generado por el big bang, el tiempo sería muy anterior a él en el Multiverso y, probablemente, también le sobreviva.

    ResponderEliminar