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Así serán las nuevas megamáquinas de la física

Europa, EEUU, Japón y China planean la nueva generación de descomunales experimentos en física de partículas que jubilarán a la máquina que descubrió el bosón de Higgs

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El detector de neutrinos Super K, en Japón / superK

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Aunque es difícil ponerle precio a los descubrimientos científicos, hay cifras que aportan perspectiva. Piense en el bosón de Higgs. Esta partícula fue predicha hace medio siglo, pero no ha podido ser descubierta hasta hace apenas dos años. Para conseguirlo hizo falta una generación entera de físicos de todo el mundo que se han afanado durante 30 años en construir el acelerador de partículas más grande y caro de la historia: el LHC,  en Ginebra. Esta megamáquina de la ciencia, el mayor experimento del mundo, hizo posible la confirmación de la existencia de una partícula que, por ahora, es idéntica al bosón de Higgs teorizado hace 50 años. Y la historia no ha hecho más que empezar, pues el plan es que este experimento en la frontera de la física conocida siga funcionando más de 15 años, hasta 2030, cuando una nueva generación de físicos haya tomado el mando y se hayan gastado cientos de millones de euros más en seguir explorando todo lo que ignoramos del universo, que es aproximadamente el 95% del total. Así son los tiempos de la gran ciencia. Por eso es necesario planear el futuro con décadas de antelación y por eso ahora, cuando el LHC ni siquiera ha alcanzado la máxima potencia para la que fue diseñado, ya se está planeando cuál será la nueva gran máquina que le sustituirá.

Estos días, los mayores actores de la física de partículas han compartido sus planes de futuro en el Congreso Internacional de Física de Altas Energías, que se ha celebrado en Valencia. La conclusión principal es que ningún país prosperará en solitario. Por eso Europa, EEUU, Japón y otros pesos pesados de la ciencia intentan acordar cómo financiar conjuntamente las nuevas máquinas más potentes del mundo y, sobre todo, decidir quién las albergará.

Por ahora, el proyecto más avanzado es el Colisionador Lineal Internacional (ILC, en sus siglas in inglés). Esta máquina de 30 kilómetros de largo hará chocar electrones y positrones, es decir, materia y antimateria. De esta forma se producen muchas menos partículas secundarias que no interesan y se puede estudiar en detalle las propiedades del bosón de Higgs y, a mayores energías, explorar más allá de la física conocida. Este nuevo mosntruo tecnológico tendrá unos 30 kilómetros de largo y costará unos 8.000 millones de dólares (unos 6.200 millones de euros).

“Nuestro proyecto ya está en la última fase antes de la construcción y esperamos comenzarla en 2018”, explica a Materia Atsuto Suzuki, director general del KEK, el mayor laboratorio de física de partículas de Japón. Suzuki participó en Valencia en una reunión a puerta cerrada con sus homólogos de Europa, EEUU y China sobre los futuros aceleradores de partículas. El ILC ha pasado ya una fase de ocho años de diseño y se encuentra ahora a la espera de que el Gobierno de Japón declare su interés en albergar el acelerador. El ILC ya tiene incluso seleccionada su ubicación en un túnel que se excavará en las montañas Kitakami, a unos 800 kilómetros al norte de Tokio, según Suzuki. El jefe del KEK explica que Japón se encargaría de pagar la mitad del proyecto y el resto de socios, entre ellos Europa y EEUU, la otra mitad. “Nuestra idea es que el nuevo acelerador sea un proyecto internacional parecido al G20 o al ITER”, comenta el japonés.

Europa se va a oriente

EEUU será el otro gran epicentro de la física de partículas del futuro. El país planea construir un gran detector de neutrinos, unas partículas claves para explicar otro gran misterio de nuestro universo: por qué hay tanta materia y tan poca antimateria ahí afuera. El nuevo detector tendría dos grandes componentes, una fuente de neutrinos situada en la sede de Fermilab, en Chicago, y un gran detector instalado en la antigua mina de plomo de Homestake, en Dakota del Sur. Los neutrinos, las partículas fantasmagóricas que rara vez interactúan con la materia, viajarán 1.300 kilómetros a través del manto terrestre hasta los detectores de Dakota del Sur. EEUU ha declarado este nuevo proyecto como una de sus mayores prioridades en física de partículas para la próxima década, aunque ha reconocido que no lo podrá conseguir sin la colaboración de otros países.

China, verso libre

“Es la primera vez que las estrategias en las diferentes regiones se solapan”, advierte a Materia Rolf Heuer, director general del CERN y cabeza visible de la estrategia europea en el campo. Esta pasa primero por seguir explotando el LHC hasta 2030 y, también, apoyar los dos proyectos mencionados. “ El CERN y Europa  estarían dispuestos a enchufarse al proyecto japonés y también al de EEUU”, dice Heuer, “de esa manera iríamos a oriente y occidente manteniendo nuestro centro en Europa”, comenta en una rara frase digna de un estratega de la geopolítica.

China, un país que ha irrumpido con enorme fuerza en el panorama internacional de la ciencia, es el verso libre. El país ha presentado un estudio para construir un acelerador de partículas circular con un diámetro de 50 kilómetros, más de 20 kilómetros mayor que el LHC. “China tiene la ambición de convertirse en un líder mundial en física de partículas”, reconoce Tatsuya Nakada, coordinador de la Estrategia Europea de Física de Partículas. “Excavar el túnel no les sería muy difícil, mucho menos en cualquier caso que hacerlo en Ginebra”, reconoce Nakada. El problema, señala, es que el país aún no tiene la tecnología de superconductores que necesitaría ese acelerador, para lo que buscaría la colaboración de socios europeos y estadounidenses. Nakada explica que en Japón “muchos” creen que el proyecto chino es “inservible”. En teoría, dice, el acelerador chino sería una fábrica de bosones de Higgs, pero no podría alcanzar niveles de energía superiores para traer nuevos descubrimientos. Esas intenciones podrían interferir con los planes de Japón, pues el ILC también será durante cierto tiempo una fábrica de Higgs que debería funcionar al mismo tiempo que el LHC para complementarse en el estudio de las propiedades detalladas de la partícula, explica el japonés Suzuki. “Nuestro proyecto es el más maduro”, asegura, “por ahora no conocemos ningún estudio detallado sobre el plan chino, es solo una idea”, advierte.

Más allá en el tiempo, Europa podría construir una máquina aún mayor. Se trata del proyecto de ampliar el LHC hasta los 100 kilómetros de diámetro. “Necesitamos unos cuantos años para ver la viabilidad”, comenta Heuer sobre esta idea. Un monstruo de este tamaño probablemente requerirá tecnología que aún no está disponible. Cuando se aclare cómo construirlo se podrá calcular el coste. “En ese momento podremos ir a los políticos y decirles: esta es la física a estudiar, y esta es la tecnología que necesitamos y el dinero que precisamos. Si aceptan, podríamos tener luz verde en 10 años, pero llevará hasta el final de la década de 2030”, asegura. Mucho antes, en un año y medio, Heuer dejará su puesto como director general del CERN, consciente de que sus cinco años al frente de la organización se empequeñecen frente a los plazos de la gran ciencia. “El LHC empezó con los primeros estudios en 1984, hace 30 años. Es necesario pensar en estos términos de tiempo. Por eso, si no empiezas a planear, ahora, estás cometiendo un grave error”, concluye.

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