CERN: Los científicos buscan una misteriosa partícula fantasma

  • Por Ballab Ghosh
  • reportero científico

fuente de imagen, Victor D Schwanberg/Biblioteca de fotografías científicas

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Obra de arte: las partículas fantasma son actualmente indetectables

Algunos físicos han sospechado durante mucho tiempo que misteriosas partículas «fantasmas» en el mundo que nos rodea podrían mejorar en gran medida nuestra comprensión de la verdadera naturaleza del universo.

Ahora los científicos creen haber encontrado una manera de demostrar si existen o no.

El centro europeo de investigación de partículas, CERN, ha aprobado un experimento diseñado para encontrar pruebas de su existencia.

El nuevo instrumento será mil veces más sensible a este tipo de partículas que los dispositivos anteriores.

Rompe partículas contra superficies duras para detectarlas entre sí, de forma muy parecida al instrumento principal del Cern, el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).

¿Qué son estas partículas fantasma y por qué se necesita un nuevo enfoque para detectarlas?

La teoría actual de la física de partículas se llama Modelo Estándar.

Todo en el universo está formado por una familia de 17 partículas, las más conocidas como el electrón y el bosón de Higgs, así como el quark charm, menos conocido pero con un nombre maravilloso, el neutrino tau y el gluón.

Las partículas grandes, pero aún increíblemente pequeñas, que forman el mundo que nos rodea, así como las estrellas y galaxias que vemos en el espacio, están involucradas en las fuerzas de la naturaleza.

Pero hay un problema: los astrónomos han observado cosas en el cielo (la forma en que se mueven las galaxias, por ejemplo) que sugieren firmemente que todo lo que podemos observar es sólo alrededor del cinco por ciento del universo.

Parte del universo, o incluso el resto, está formado por partículas «fantasmas» o «ocultas». Se supone que son dobles fantasmas de las 17 partículas del Modelo Estándar.

Si existen, son muy difíciles de detectar porque rara vez interactúan con el mundo tal como lo conocemos. Como fantasmas, atraviesan todo y no pueden ser detectados por ningún dispositivo terrestre.

Pero la teoría es que las partículas fantasma se descomponen en partículas modelo estándar, y éstas pueden ser detectadas por detectores.

En lugar de hacer chocar partículas entre sí, como lo hacen la mayoría de los experimentos actuales, la Búsqueda de Partículas Ocultas (SHiP) las divide en un objeto más grande. Esto significa que todas las partículas se dividen en trozos más pequeños, en lugar de en algunos. El siguiente diagrama muestra por qué este enfoque de «objetivo fijo» es tan eficaz.

El experimento «marca una nueva era en la búsqueda de partículas ocultas», afirmó el profesor Andrey Koludwin del Imperial College de Londres, codirector del proyecto.

«SHiP tiene una oportunidad única de resolver muchos problemas importantes de la física de partículas, y tenemos la oportunidad de descubrir partículas que nunca antes se habían visto», dijo.

La caza de partículas fantasma requiere un equipo especialmente adaptado.

Experimentos ordinarios, utilizando, por ejemplo, el Gran Colisionador de Hadrones, pueden detectar nuevas partículas a un metro de colisión. Pero las partículas fantasma viajan de manera invisible decenas o incluso cientos de metros antes de desintegrarse y revelarse. Por eso los detectores de SHiP están colocados muy separados.

'Somos exploradores'

El profesor Mitesh Patel del Imperial College describió el nuevo enfoque como «brillante».

«Lo que es realmente fascinante para mí acerca del experimento es que estas partículas están justo debajo de nuestras narices, pero nunca hemos podido verlas debido a la forma en que interactúan o a la forma en que no interactúan.

«Somos exploradores y creemos que podemos encontrar algo interesante en este nuevo terreno. Así que echemos un vistazo».

Según la Dra. Claudia Ahtida, física del Cern, el barco se construirá dentro de las instalaciones existentes en el Cern.

«Utilizaremos la cueva, la infraestructura y las áreas existentes y trataremos de reutilizarlas tanto como sea posible, y lo que tenemos nos ayudará a buscar este sector oculto, que nunca antes se había visto», dijo.

SHiP se ejecutará junto con todos los demás experimentos del Cern, el mayor de los cuales es el Gran Colisionador de Hadrones, que ha estado buscando el 95% del universo que ha desaparecido desde que se completó en 2008 a un costo de £3.750 millones. Hasta el momento no se ha encontrado ninguna partícula modelo de calidad inferior, por lo que hay planes en marcha para construir una máquina tres veces más grande y más potente.

El coste inicial del futuro conflicto circular se estima en 12.000 millones de libras esterlinas. Su fecha de lanzamiento prevista será a mediados de la década de 2040, aunque no tendrá toda su nueva capacidad de caza de partículas hasta la década de 2070.

Por el contrario, el experimento SHiP está previsto que empiece a buscar nuevas partículas en 2030 y será cien veces más barato, alrededor de 100 millones de libras esterlinas. Pero los investigadores dicen que se necesitan todos los enfoques para explorar todas las opciones posibles para encontrar las partículas que, según dicen, podrían conducir a los mayores avances en física de todos los tiempos.

Ballab Ghosh y Kate Stephens entran en el acelerador de partículas más grande del mundo para descubrir por qué los científicos quieren un acelerador de partículas aún más grande.

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