Un colombiano relata la más palpitante aventura de la ciencia

En busca de la partícula de Dios

Por: John Idárraga *

John Idarraga participa en el más ambicioso y costoso experimento en el que se ha embarcado la humanidad: asomarse al origen del universo en búsqueda de una partícula que explicaría por qué la materia tiene masa.

Foto: John Idarraga

John Idárraga en el European Organization for Nuclear Research.

Marzo 2008. Después de ocho horas de vuelo desde Montreal, aterrizo una vez más en la bella y francófona Ginebra. La ciudad apenas despierta. Paso la aduana entredormido y el oficial de inmigración nota mi nacionalidad en el pasaporte. Colombiano. Advierto que se apresta a hacer preguntas, así que me adelanto y muestro mis credenciales del CERN (European Organization for Nuclear Research). La entrevista termina al instante. El oficial sonríe: “!Bon séjour monsieur, allez ! (Buena estadía caballero, siga)”.

El CERN es considerado el laboratorio más grande del planeta. La meca de la ciencia para muchos. Cientos de desarrollos revolucionarios en ciencia han salido y seguirán saliendo de este lugar. El www (world wide web) se inventó aquí. El CERN está ubicado a 15 minutos en taxi desde el aeropuerto, a las afueras de Ginebra, justo en la frontera con Francia. Prefiero tomar el tren y luego un bus. Tardo una hora más en llegar, pero ahorro unos francos y de paso le doy un vistazo a la encantadora Ginebra.

Fundado en 1954, el CERN es una pequeña ciudadela, mitad en territorio suizo, mitad en territorio francés. Hay restaurantes, hotel, bomberos, clínica, tiendas, oficina de correos y bancos. Centenas de expertos de todo el mundo caminan presurosos de un lado para otro hablando en más de 50 lenguas. ¡Ah y por cierto, aquí también cobra vida el experimento científico de mayor envergadura jamás construido por la raza humana!

Debajo de mis pies, en una caverna a 100 metros de profundidad, lejos de las perturbaciones de la superficie, descansa el Large Hadron Collider, en español, Gran Colisionador de Hadrones. Tomó 25 años y más de 6 mil millones de dólares concebir, diseñar y construir esta colosal máquina, que se compone de un anillo superconductor dentro de un túnel que tiene un perímetro de 27 kilómetros. El tamaño del túnel es tal que un pequeño automóvil podría circular por él. Más de 30 países han aportado fondos y vinculado a sus mejores científicos para un propósito trascendental: ir en busca de lo que algunos han denominado “la partícula de Dios”, pero que nosotros, a decir verdad, seguimos prefiriendo llamar “el bosón de Higgs”.

Tomo un desayuno en el restaurante número uno. Busco ansioso un café. El estrés de las últimas semanas y los cambios de horarios trastocaron mi metabolismo. Alguien se acerca: “Hi John, what's up ?!”. Se trata de Kyle Cranmer, profesor de la Universidad de New York, y uno de los cerebros detrás de este experimento. Para muchos de ellos, “ver” la partícula de Dios es la misión de sus vidas. Durante unos meses atrás trabajé en el grupo de Cranmer que está encargado de desarrollar parte del software que debe ‘fotografiar’ el bosón de Higgs. Esta búsqueda se puede comparar, en grandes rasgos, con tratar de encontrar la luz de una vela, puesta en la superficie del Sol (suponiendo que no se derrite), observando con un telescopio desde la tierra. Este hombre va a ser protagonista de los descubrimientos más importantes en física en los próximos años. Esa es mi predicción.

Enciendo el computador y comienzo a chequear la lista de citas. Primero: un grupo de franceses. Resulta irónico, pero la tarea de estos franceses es ir en contravía del resto de científicos. No buscan la partícula divina. Buscan respuestas en caso de que la partícula no exista. Trabajo con ellos. Desde el punto de vista del análisis y la complejidad técnica, buscar y no buscar la partícula resulta una tarea similar. Estamos en la frontera de la ciencia. Más allá de esto nadie sabe nada con certeza. Son las 10 a.m. Me dirijo al edificio 40 del CERN. ¡El edificio de ATLAS!

ATLAS es uno de los cuatro detectores construidos alrededor del Gran Colisionador. Estos detectores son los ‘balcones’ desde donde se observa lo que sucede adentro del acelerador de partículas. Los encargados de registrar la información que se produce allí.

Con sus 46 metros de largo, 25 de ancho y largo, el detector ATLAS es el detector de mayor volumen jamás construido. Pesa el equivalente a cien jets 747 (sin pasajeros), en un espacio en el que solamente cabría uno solo. Los datos que arroja el detector por año equivalen a 3.200 terabytes, algo así como 7 kilómetros de CDROM empilados uno encima de otro. 2.100 científicos de 37 países, 167 universidades y laboratorios, diseñaron, construyeron y calibraron el detector. No está completo aún, pero debe estar listo para el final de este verano. Mi tesis para obtener el grado de Ph.D. depende del buen comportamiento de este coloso metálico.

La construcción de estos detectores tuvo lugar en distintos rincones del planeta. Las partes llegaron transportadas cuidadosamente en barcos o aviones. Luego se bajaron por un túnel vertical hasta la caverna. Cuando hablo con gente de la región les pregunto qué piensan de este inacabable desfile de personas de todas las razas y de máquinas que parecen fragmentos de platillos extraterrestres frente a las puertas de sus casas. La mayoría está bastante enterada del asunto. Algunos manifiestan algo de miedo por lo que pueda ocurrir. Corren rumores tontos afirmando que aparecerán agujeros negros que se podrían tragar la tierra. Otros lo encuentran fascinante. Nadie es indiferente, es imposible: estamos a punto de cambiar nuestra visión del universo que nos rodea.

El otro día, una de tantas reuniones a las que debo asistir en el CERN, se interrumpió con la visita de Jorg Wenninger. Nada más y nada menos que el ‘timonel’ a cargo del Gran Colisionador. Fue una gran oportunidad para enterarme de algunas intimidades de lo que está pasando. “En el primer año del experimento, a partir de septiembre, no se podrá trabajar a la energía máxima posible. Sólo para finales del 2009 el colisionador debería estar dando su máxima potencia”, aclaró Jorge Wenninger.

El Colisionador es como una pista donde los científicos aceleran protones y otras partículas, utilizando energías altísimas. Tal es la energía, que un protón acelerado al máximo puede viajar al 99.9999991% de la velocidad de la luz. Billones de billones de partículas subatómicas recorren estos cilindros. Pero no se trata sólo de viajar. Lo más importante es colisionar. Un haz de protones gira en una dirección y un segundo haz en dirección contraria.

Colisionar partículas es como abrir una ventana hacia el pasado. Nos asomamos al origen del universo, una billonésima de segundo después de ocurrido el Big Bang. Allí, las cosas no eran como las conocemos hoy. En términos de temperatura, en el punto de colisión se tiene algo como 100.000 veces la temperatura del Sol. Estudiar ese universo naciente nos ofrece la oportunidad de vislumbrar los misterios de la materia y sus interacciones más fundamentales. Las fuerzas que hoy se escabullen de nuestra mirada se muestran claramente en ese instante extremo.

En septiembre comienza esta carrera de partículas choconas. Y para todos los que trabajamos en los detectores se inicia la temporada de caza. Todos detrás de la ‘partícula divina’. No es tan sencillo explicar qué es realmente la partícula divina. Tan enredado ha resultado el asunto que en 1993, el ministro inglés para la ciencia, William Waldegrave, retó a los físicos a describir en una sola cuartilla qué era el bosón. Creo que Tom Kibble y David Miller, del departamento de física del Imperial College de Londres hicieron bastante bien la tarea.

“Los físicos teóricos siempre buscan la unificación, Newton reconoció que la caída de una manzana, las mareas y las órbitas de los planetas eran aspectos de un mismo fenómeno, la gravedad. Maxwell unificó la electricidad, el magnetismo y la luz. Cada síntesis extendió nuestra comprensión. En 1960 los tiempos estaban maduros para un paso más” escribió Kibble.

En la comprobación de esto que llamamos Modelo Estándar (teoría con la que los físicos pretenden explicar desde un punto de vista fundamental todas las cosas en el universo) hay un eslabón perdido: el mecanismo para entender por qué la materia tiene masa. A Peter Higgs, un físico del Reino Unido, se le ocurrió una genial respuesta. Dicen que al regresar de una caminata por The Cairgorms, una cadena montañosa al este de Escocia, Higgs supuso que debía existir una partícula especial responsable de darle masa a todas las demás. Lo mejor será recurrir a la analogía que propuso David Miller para explicar esto.

“Imagine un coctel donde miembros de un partido político están distribuidos uniformemente en un salón. Todos hablan con sus vecinos. El ex primer ministro entra y cruza el salón. Los partidarios se sienten fuertemente atraídos hacia él y se aglutinan a su alrededor. En la medida que él se mueve atrae a gente a la que se acerca. Mientras que los que ha dejado atrás regresan a ocupar su espacio. Dado el nudo que se forma alrededor del ex ministro, él adquiere una masa más grande que la usual”. El bosón de Higgs sería como un rumor sobre la llegada del ministro que provocaría el mismo efecto. Sólo ahora nos aprestamos a comprobar algo que por cuatro décadas había sido imposible ver.

El pasado 5 de abril el CERN entero se estremeció con la visita de Peter Higgs, quien ya cumplió 78 años. Higgs bromeó diciendo que ya le había advertido a sus doctores que hicieran todo lo necesario para mantenerlo vivo hasta que se analice la información del acelerador. ¿Y qué ocurre si el Higgs no existe? Si el Higgs no existe, algo completamente nuevo aparecerá.

Ya va a ser mediodía y aún tengo por delante una reunión en el edificio 14, otra con un grupo de ingenieros británicos y una última con latinoamericanos, entre los que espero encontrar antiguos compañeros de la Universidad Nacional. Ese es el ritmo al que se vive aquí: todos con un portátil en mano, conectados a la red, intercambiando información con personas en Canadá, Japón, Estados Unidos o Praga. Se dice que aquí se trabaja 24 sobre 7 (24 horas, siete días a la semana). A veces me llegan correos de mis colegas a las tres de la mañana.

De vez en vez, cuando el trabajo me da una tregua, miro alrededor y me gusta imaginar que hace 4.500 años, en Egipto, alguien debió experimentar sensaciones similares participando en la construcción de las majestuosas pirámides.

* Físico de la Universidad Nacional. Candidato a Ph.D. de la Universidad de Montreal. Miembro de la colaboración canadiense en el CERN.

¿Quién es Peter Higgs?

Su nombre ya hace parte del hall de la fama, al lado de personajes tan destacados como Albert Einstein, Isaac Newton o James Clerk Maxwell. Higgs nació en Newcastle (Reino Unido). Su padre trabajó como ingeniero de sonido en la BBC. Después de la Segunda Guerra Mundial se mudó con su madre a Bristol y asistió a la escuela Gotham Grammar, donde lo inspiró el trabajo de un ex alumno, Paul Dirac (fundador del campo de la mecánica cuántica). A los 17 años asistió a la escuela City of London, donde estudió matemáticas. De allí pasó al King’s College London y luego a la Universidad de Edimburgh. Fue allí donde se interesó profundamente en el estudio de la masa de las partículas.

Los cerebros detrás de la partícula divina

Ian Hinchliffe

Él coordina los estudios de predicción para la búsqueda de nueva física en el colisionador de partículas del CERN. Experto reconocido mundialmente en física de altas energías.

Altarelli Guido

Este físico italiano ha desarrollado técnicas de cálculo invaluables para avanzar en la compleja física de frontera. Él y su equipo se dedican a corroborar teorías físicas a partir de los datos que arroja la nueva generación de aceleradores, como el del CERN.

Lyn Evans

Es el líder del proyecto. Responsable de llevar a buen término la construcción del superacelerador. Coordina a cientos de científicos de todo el planeta.

Colombianos

Algunos de los mejores cerebros colombianos vinculados a las investigaciones en el CERN: Alberto Ocampo (físico), Camilo Carrillo (físico), Leandro Franco (científico en computación) y Andrea Gutiérrez (física).

En cifras

25 años tomó a los científicos diseñar y construir el mayor acelerador de partículas del mundo, conocido como Large Hadron Collider. “Esta máquina llevará a nuestra ciencia hacia áreas completamente nuevas", dijo Brian Foster de la Universidad de Oxford.

6.000 millones de dólares es el costo aproximado del acelerador de partículas construido en el European Organization for Nuclear Research. Más de 30 Estados aportaron dinero.