¿Cómo se estudian las partículas?

 

¿Sabes cómo nació el Universo y cómo se formó la materia que compone las estrellas, los planetas y a nosotros mismos? ¿Sabes cómo se origina la masa de las partículas elementales, sin la cual no se podrían formar átomos? ¿Y que la materia que nos compone tiene una gemela casi idéntica, la antimateria, que desapareció misteriosamente tras el Big Bang?

INTRODUCCIÓN

La Física de Partículas elementales estudia los componentes básicos de nuestro universo y las interacciones que gobiernan su comportamiento. Para algunas personas, eso significa que lo estudia todo, así que sería una buena herramienta para responder a la milenaria pregunta, primero filosófica y ahora científica, sobre “de qué está hecho” y “cómo funciona” el Universo. (Sobre el problema de pasar desde el conocimiento de las piezas al funcionamiento global de un sistema, véase más abajo).

La Física de Partículas busca respuesta a estas y otras preguntas relacionadas con las partículas que forman todo lo que vemos y las fuerzas que las gobiernan. Curiosamente, cuanto más pequeño es el objeto a estudiar, en este caso las partículas elementales, hacen falta instrumentos científicos más grandes y complejos. El Gran Colisionador de Hadrones o LHC, el mayor y más potente acelerador de partículas del mundo, es un buen ejemplo.

El LHC es un anillo de 27 kilómetros de circunferencia situado 100 metros bajo tierra en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. En su interior se aceleran partículas subatómicas hasta casi la velocidad de la luz para hacerlas circular en direcciones opuestas hasta que chocan en puntos estratégicos, donde se ubican enormes detectores que 'fotografían' los resultados de esas colisiones. De esta forma, acumulando enormes cantidades de datos de estas colisiones, los experimentos ATLAS y CMS del LHC anunciaron en julio de 2012 el hallazgo de una nueva partícula elemental, el esperado Bosón de Higgs.

Pero... ¿Qué es y cómo funciona el LHC o cualquier otro acelerador de partículas?

Un acelerador de partículas es un dispositivo que utiliza  campos electromagnéticos para acelerar partículas cargadas hasta altas velocidades, y hacerlas colisionar con otras partículas. De esta manera, se generan multitud de nuevas partículas que -generalmente-son muy inestables y duran menos de un segundo, o bien, permite estudiar más a fondo las partículas que fueron colisionadas a través de las que se generaron en la colisión. El tubo de rayos catódicos de un televisor es una forma simple de acelerador de partículas.

El estudio de partículas, tanto inestables como estables, puede ser en un futuro útil para el desarrollo de la medicina, la exploración espacial, tecnología electrónica, etc…