JEAN-FRANCOIS AUGERAU
Apenas entran en servicio y ya están desfasados. Ese es el destino de los aceleradores de partículas. Aunque aumenten sin cesar en prestaciones, nunca son lo bastante grandes, lo bastante potentes para los aprendices de brujo que parecen los físicos que intentan reproducir en estos gigantescos anillos las condiciones de los primeros momentos del universo. Cuanto más se acercan a este punto mítico más aumentan las dificultades técnicas y, por tanto, los costes. Desde este punto de vista, el LHC (Large Hadron Collider) ¿será el último de esos gigantes? Algunos se lo preguntan al recordar que este proyecto fue el resultado de un matrimonio sutil y forzado entre la economía y la técnica.

Cuando en los años ochenta los responsables del CERN decidieron construir el LEP, su predecesor todavía en servicio, decidieron fabricar un colisionador de electrones y positrones (electrón con carga positiva). Una elección razonable que permite imprimir una energía de 100 GeV a cada uno de los dos haces de partículas que giran en sus toros (núcleos magnéticos) sin hacer demasiados malabarismos con la técnica. Así, cuando tiene lugar el choque de electrones y positrones, los físicos recuperan una energía útil de 200 GeV (100 GeV para los electrones y 100 GeV para los positrones). Otra ventaja: como la colisión tiene lugar entre dos partículas elementales indivisibles, la energía no se dispersa demasiado y es más fácil, tras el choque, reconstituir los acontecimientos.

Por encima de esta energía comienzan las dificultades, a pesar de la utilización de imanes superconductores extremadamente potentes destinados a mantener a las partículas dentro de su trayectoria circular. Ello se debe a que los electrones, sean positivos o negativos, pierden gran parte de su energía cuando trazan una curva. Esta pérdida, conocida con el nombre de radiación sincrotrón, alcanza tales valores -por encima de los 100 GeV- que resulta ilusorio esperar compensar este fenómeno parásito. Por tanto, construir una máquina más potente obliga a cambiar de técnica. La más sencilla consiste en utilizar partículas menos sensibles a los efectos de la radiación sincrotrón como, por ejemplo, los protones.

Ahorro considerable

Es la opción elegida para el LHC que remplazará al LEP en el 2005. Como el túnel es el mismo, el CERN consigue así un ahorro considerable en el coste de su nueva máquina. La elección de los protones permite producir dos haces de una energía de 7 TeV (7.000 GeV). Pero dado que los protones -al contrario que los electrones- están compuestos de subpartículas, los quark, la energía disponible se reparte entre todos estos componentes microscópicos. Como consecuencia, cuando se producen las colisiones, los físicos no recuperan como se podría creer dos veces 7 TeV, o sea 14 TeV, sino de seis a 20 veces menos. En cambio, las reacciones observables tienen una mayor riqueza.

Conocedores de estas enseñanzas, los ingenieros ya imaginan el futuro con unos rompedores de materia aún más potentes. En la actualidad, se exploran tres vías. La primera es la más natural, la más evidente. ¿Por qué no lanzar las partículas en línea recta como las balas de un fusil? Esta opción, que permite recurrir de nuevo a los electrones, fue probada con éxito en Stanford (California) en el SLAC (Stanford Linear Collider). Alentados por estos resultados, otros físicos han imaginado construir instalaciones compuestas por dos potentes aceleradores lineales colocados uno detrás del otro. La máquina incluso tiene un nombre: el NLC (Next Linear Collider). Importantes trabajos de desarrollo están siendo realizados actualmente en el SLAC , en el KEK (Tsukuba, Japón) y en el DESY (Hamburgo, Alemania).

Otra posibilidad: fabricar de todos modos una máquina circular como el LHC, recurriendo a otro tipo de partícula elemental. El muón, una especie de «hermano pesado» del electrón, poco sensible a la radiación sincrotrón, serviría. De este modo, podrían alcanzarse energías de más de una decena de TeV, a condición, sin embargo, de saber producir en masa y hacer converger en un fino haz a estos muones que tienen la fastidiosa costumbre de desintegrarse tras dar mil vueltas en el acelerador.

Por último, otros no dudan en hacer resurgir al fénix (el proyecto SSC de EE UU) de sus cenizas. Varios equipos -entre ellos el del FermiLab de Chicago- se preguntan sobre la posibilidad de construir un colisionador de imanes convencionales, y por tanto menos caros, de... 600 kilómetros de circunferencia.

JEAN-PAUL DUFOUR
Más de 2.800 asalariados, del investigador al cocinero; 6.500 físicos, invitados más o menos permanentes, llegados del mundo entero; un hotel con 550 habitaciones, una orquesta, un coro, equipos de esquí, de baloncesto, de rugby (campeón de Suiza). Podría ser una ciudad, pero el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas) es más que eso: un verdadero planeta, un sueño para un autor de ciencia ficción optimista.

Ochenta nacionalidades coinciden en este campus dedicado a la física fundamental. Este paraíso de la física existe porque los políticos y los responsables supieron acallar sus rivalidades para ponerse a escuchar a los investigadores. Aceptaron concentrar en la localidad de Meyrin, a caballo en la frontera franco-suiza, los potentes aceleradores y demás sincrotrones, costosas y prestigiosas máquinas que cada Estado-inversor europeo evidentemente habría preferido ver construir en su propio territorio. No siempre fue fácil, y hubo algunas crisis (como la de finales de los años sesenta), pero el resultado fue espectacular.

En 1973, las corrientes neutras fueron puestas en evidencia en la cámara de burbujas Gargamelle, concebida y fabricada por Francia para el CERN. «Primera verificación experimental del modelo estándar (teoría que describe la estructura subatómica de la materia), este descubrimiento abrió las compuertas», explica Alain Blondel, investigador del CERN desde hace 14 años. Le siguieron otros muchos y, desde hace un cuarto de siglo, el CERN encabeza esta carrera hacia el conocimiento seguido de cerca y, a veces, brevemente superado, por su competidor de siempre, el FermiLab de Chicago (EE UU).

El lanzamiento y posterior suspensión del faraónico proyecto del supercolisionador tejano SSC (Superconducting Super Collider) reforzó por mucho tiempo la ventaja del laboratorio europeo. «El Congreso de EE UU decidió parar el SCC en noviembre de 1993. Ya en diciembre, los representantes de los equipos que preparaban los dos experimentos para el acelerador estadounidense estaban en el CERN y decían estar dispuestos a colaborar con nosotros», recuerda Michel Della Negra, portavoz del CMS (Compact Muon Solenoid), uno de los dos grandes detectores que se están preparando para el LHC, el futuro colisionador gigante del CERN.

Cuatro años más tarde, Washington sigue el camino de sus físicos al participar en el LHC con 500 millones de dólares (72.500 millones de pesetas), de los que 331 millones (48.000 millones de pesetas) se reparten entre los dos detectores, CMS y Atlas.

«Un golpe de suerte extraordinario porque, sin esta aportación, no hubiéramos tenido dinero suficiente», reconoce de buena gana Della Negra. De este modo, el CERN recoge los frutos de su espíritu abierto. Estadounidenses, pero también japoneses, rusos, indios o chinos trabajan desde hace ya mucho tiempo en sus instalaciones.

Con su montaña de detectores ultraavanzados y su presupuesto de casi 2.000 millones de francos (50.000 millones de pesetas), el CMS, como el Atlas, son a la investigación lo que las superproducciones hollywoodienses al cine. Pero cuando el guión se presta, productores y actores se precipitan para participar en la aventura. El «montaje» es el resultado de un buen intercambio de servicios, explica Alain Blondel: «mi laboratorio ofrece tanto a condición de tener acceso a un determinado tipo de manipulación».

Por lo tanto, nada que ver, a pesar de las apariencias, con una fábrica. Los investigadores tienen que trabajar a menudo por la noche «en la máquina», sábados y domingos, inclusive cuando «están de pruebas», antes de engancharse durante semanas a sus ordenadores para sacar partido de los datos recogidos. Es un trabajo en ocasiones ingrato y rutinario pero «proporciona al mismo tiempo placeres de ebanista y grandes satisfacciones estéticas», asegura Alain Blondel. «De todos modos, en conjunto, el CERN es un fabuloso juguete para físicos excitados».

Pero la construcción de estas catedrales de las ciencias exige muchos sacrificios. «Preparo el CMS desde hace siete años. El LHC no entrará en servicio hasta el 2005, dos años antes de mi jubilación», lanza Della Negra, nostálgico. «Pero no puedo quejarme: al final de mi carrera, tras 25 años de investigación activa, la gestión es un placer. Pero los jóvenes colaboradores del CMS deberán esperar ocho años antes de poner verdaderamente manos a la obra...».

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