El Gran Colisionador de Hadrones es un acelerador y colisionador de partículas que está ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear, cerca de Ginebra, en la frontera entre Francia y Suiza.

Esta increíble estructura ha sido capaz de acelerar, por primera vez, unos átomos a una velocidad cercana a la velocidad de la luz, produciendo unos resultados que superaron cualquier expectativa.

De acuerdo a los expertos, esta fué una emocionante prueba piloto que pudiese conducir a otros experimentos mucho más innovadores, además de implicar el desarrollo potencial de nuevos tipos de materia, como la materia oscura.

El Gran Colisionador de Hadrones permite acelerar haces de protones a altas velocidades alrededor del túnel de 27 kilómetros de largo, además de aplastarlos entre sí, a fin de evaluar qué partículas extrañas, innovadoras e increíbles se producen tras esto.

Representación gráfica de la colisión de dos protones en el Gran Colisionador de Hadrones.

Experimentos como este, en el pasado, permitieron el descubrimiento del Bosón de Higgs en el 2012, y, a partir de allí, se han observado otras nuevas partículas subatómicas extrañas, lo que ha permitido confirmar los límites de la realidad y motivar a los científicos a seguir ampliando el campo de la física.

Sin embargo, esta es la primera vez que los científicos logran inyectar más que núcleos atómicos en el Colisionador, sino átomos de plomo que contienen un solo electrón.

Se pone a prueba el Gran Colisionador de Hadrones

Instalación del detector de seguimiento de silicio en el Gran Colisionador de Hadrones. Créditos: CERN

Esta fué una prueba piloto para un proyecto llamado Gamma Factory, que permitiría la transformación del Gran Colisionador de Hadrones en un productor de rayos Gamma, capaz de generar desde partículas masivas hasta nuevos tipos de materia, como materia oscura.

Los experimentos llevados a cabo con el Gran Colisionador son bastante frecuentes; no obstante, esta vez se probaron átomos de plomo enteros, bajo la premisa de que, al ser tan frágiles, resultaría sencillo quitar el electrón accidentalmente, lo que ocasionaría que el núcleo se estrelle contra la pared.

En un primer momento se inyectaron 24 racimos de átomos, a partir de lo que se produjo un haz estable de baja energía dentro del Gran Colisionador que duró aproximadamente sesenta minutos.

Luego, aumentaron la potencia del Colisionador al máximo y mantuvieron el haz unos dos minutos antes de que se apagase.

Después de este reinicio, los científicos lo intentaron nuevamente, pero con tan solo seis racimos de átomos, por lo que fué posible mantener el haz en circulación por dos horas, antes de detener el fenómeno intencionalmente.

Al respecto, Witold Krasny, un experto en física que estuvo a cargo del experimento, plantea:

“Nos sorprendió saber que la vida útil del haz podía ser de hasta cuarenta horas. Ahora, la pregunta es sí podemos preservar la misma vida útil del haz con una intensidad más alta, optimizando la configuración del colisionador, que aún mantenía la configuración para los protones durante esta carrera especial”.

Teniendo esto en cuenta, para el futuro, los investigadores se proponen disparar los átomos circulantes con un láser, haciendo que el electrón salte a un nivel de energía más alto.

En este sentido, cuando el electrón salte, disparará la energía como una partícula de luz; dentro del colisionador, este átomo alcanzaría la velocidad de la luz, por lo que la partícula de luz sería tan alta, y su longitud de onda ser comprimiría tanto, que se convertiría en un rayo Gamma.

Asimismo, estos rayos Gamma tendrían la suficiente potencia como para que se produzcan partículas como quarks, electrones y muones, además de transformarse en partículas masivas y nuevos tipos de materia, tal como se mencionó anteriormente.

Los expertos concluyen que aún falta mucho camino por recorrer, sin embargo, esta primera prueba representa un emocionante primer paso que abre las posibilidades ante una nueva era de la ciencia gracias al Gran Colisionador de Hadrones.

Referencia: Charley, S. (2018). LHC accelerates its first atoms. European Organization for Nuclear Research (CERN).