El CERN y el gran colisionador de hadrones

El CERN

Conseil Européen pour la Recherche Nucléaire (CERN) , es decir, Consejo Europeo para la Investigación Nuclear),es la organización europea para la Investigación Nuclear: es el mayor laboratorio de investigación en física de partículas a nivel mundial.

Situación geográfica

Está situado en la frontera entre Francia y Suiza, entre la comuna de Meyrin (en el Cantón de Ginebra) y la comuna de Saint-Genis-Pouilly (en el departamento de Ain).
La administración no se encuentra ni bajo jurisdicción francesa ni suiza, sino de todos los estados miembros.

Estados miembros

En un pricipio fue fundada por: Alemania, Bélgica, Dinamarca, Francia, Grecia, Italia, Noruega, Paises Bajos, Reino Unido, Suecia, Suiza, Yugoslavia.
Posteriormente se unieron: Austria, España, Portugal, Finlandia, Polonia, Hungría, República Checa, Eslovaquia, Bulgaria.

Presupuesto

Estado miembro	contribución	Millones de €
Alemania	19,88 %	144,0
Francia	15,34 %	111,2
Reino Unido	14,70 %	106,5
Italia	11,51 %	83,4
España	8,52 %	61,8
Países Bajos	4,79 %	34,7
Suiza	3,01 %	21,8
Polonia	2,85 %	20,7
Bélgica	2,77 %	20,1
Suecia	2,76 %	20,0
Noruega	2,53 %	18,3
Austria	2,24 %	16,3
Grecia	1,96 %	13,5
Dinamarca	1,76 %	12,8
Finlandia	1,55 %	11,2
República Checa	1,15 %	8,4
Portugal	1,14 %	8,2
Hungría	0,78 %	5,6
Eslovaquia	0,54 %	3,9
Bulgaria	0,22 %	1,6

EL GRANCOLISIONADOR DE HANDRONES (ACELERADOR DE PARTÍCULAS)

Parte del acelerador de partículas

El Gran Colisionador de Hadrones, GCH (en inglés Large Hadron Collider, LHC) es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en el CERN. Fue diseñado para colisionar haces de hadrones, más exactamente de protones, de hasta 7 TeV de energía, siendo su propósito principal examinar la validez y límites del Modelo Estándar, el cual es actualmente  el marco teórico de la física de partículas, del que se conoce su ruptura a niveles de energía altos.

Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99% de la velocidad de la luz, y se los hace chocar entre sí produciendo     
altísimas energías (aunque a escalas subatómicas) que permitirían 
simular algunos eventos ocurridos inmediatamente después del big bang.

El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo. Usa el túnel de 27 km de circunferencia.

Pruebas

Tanques de helio (refigerante).

Una vez enfriado hasta su temperatura de funcionamiento, que es de 1,9 K (menos de 2 grados por encima del cero absoluto o −271,15 °C), los primeros haces de partículas fueron inyectados el 1 de agosto de 2008, y el primer intento para hacerlos circular por toda la trayectoria del colisionador se produjo el 10 de septiembre del año 2008. Aunque las primeras colisiones a alta energía en principio estuvieron previstas para el 21 de octubre de 2008, el experimento fue retrasado debido a una avería que produjo la fuga del helio líquido que enfría uno de los imanes superconductores.

A fines de 2009 fue vuelto a poner en marcha, y el 30 de noviembre del 2010 se convirtió en el acelerador de partículas más potente al conseguir energías de 1,18 TeV en sus haces, superando el récord anterior de 0,98 TeV establecido por el Tevatrón  estadounidense. El 30 de marzo de 2010 las primeras colisiones de protones del LHC alcanzaron una energía de 7 TeV (al chocar dos haces de 3,5 TeV cada uno) lo que significó un nuevo récord para este tipo de ensayos. El colisionador funcionará a medio rendimiento durante dos años, al cabo de los cuales se proyecta llevarlo a su potencia máxima de 14 TeV.

Objetivo

Parte del túnel y algunos imanes.

Teóricamente se espera que este instrumento permita confirmar la existencia de la partícula conocida como bosón de Higgs, a veces llamada “partícula de la masa”. La observación de esta partícula confirmaría las predicciones y "enlaces perdidos" del Modelo Estándar de la física, pudiéndose explicar cómo las otras partículas elementales adquieren propiedades como la masa y así los premeros segundos del big bang.

Verificar la existencia del bosón de Higgs sería un paso significativo en la búsqueda de una teoría de la gran unificación, que pretende relacionar tres de las cuatro fuerzas fundamentales (nuclear furte, nuclear débil, gravitatoria y electromagnética) conocidas, quedando fuera de ella únicamente 
la gravedad. 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 partículas supersimétricas.

Experimentos

Los protones se acelerarán hasta tener una energía de 7 TeV cada uno (siendo el total de energía de la colisión de 14 TeV). Se están construyendo 5 experimentos para el LHC. Dos de ellos, ATLAS y CMS, son grandes detectores de partículas de propósito general. Los otros tres, LHCb, ALICE y TOTEM, son más pequeños y especializados. El LHC también puede emplearse para hacer colisionar iones pesados tales como plomo (la colisión tendrá una energía de 1150 TeV). Los físicos buscan responder:

Detector.

El significado de la masa (se sabe cómo medirla pero no se sabe qué es realmente).
La masa de las partículas y su origen (en particular, si existe el bosón de Higgs).
El origen de la masa de los bariones.
Número de partículas totales del átomo.
A saber el porqué tienen las partículas elementales diferentes masas (es decir, si interactúan las partículas con un campo de Higgs).
El 95% de la masa del universo no está hecha de la materia que se conoce y se espera saber qué es la materia oscura.
La existencia o no de las partículas supersimétricas.
Si hay dimensiones extras, tal como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de cuerdas, y, en caso afirmativo, por qué no se han podido percibir.
Si hay más violaciones de simetría entre la materia y la antimateria.
Recrear las condiciones que provocaron el Big Bang.

Posibles riesgos

• La formación de un agujero negro estable.
• La formación de materia extraña supermasiva, tan estable como la materia ordinaria.
• La formación de monopolos magnéticos (previstos en la teoría de la relatividad) que pudieran catalizar el decaimiento del protón.
• La activación de la transición a un estado de vacío cuántico.