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| 4/1/2002 12:00:00 AM

Viaje al centro de la materia

Científicos y técnicos del mundo entero trabajan en equipo en Cern, un gigantesco laboratorio capaz de reproducir los primeros instantes del universo.

Ginebra es famosa porque alli los políticos del mundo discuten toda suerte de temas, se organizan encuentros entre diplomáticos y se reúnen profesionales especializados que trabajan para diversos organismos de

cooperación internacional. Pero muy cerca de allí, al oeste de la ciudad y en la frontera con Francia, también se dan cita los más importantes físicos del mundo. En este lugar, con las montañas nevadas del Jura como telón de fondo, se encuentra el Cern, el laboratorio europeo para la investigación en física de partículas, donde casi 3.000 personas entre físicos, ingenieros y técnicos trabajan para develar los misterios del universo. El edificio principal no hace pensar que este sea uno de los centros de investigación en física más importantes del mundo pero en el lobby un gran afiche sobre el big bang o la teoría de cómo se formó y evolucionó el universo ayuda a los visitantes a entrar en materia.

Sí, en materia, porque de eso tratan las investigaciones que se realizan en el Cern. Los físicos que trabajan allí viven obsesionados por saber de qué está hecha la materia y con el tamaño, la masa y la carga eléctrica de las partículas que la componen. En una sala de reuniones Juan Antonio Rubio, director de la división de educación, explica qué tan pequeñas son las partículas que allí estudian: “Los virus miden una millonésima de metro”. Eso para los físicos son dimensiones todavía muy grandes. Dice el experto: “Los núcleos de los protones que componen un átomo miden 10 a la menos 14”, es decir, 0,00000000000001 metros. Y en Cern experimentan con dimensiones aún mucho menores.

Un ejemplo de cooperacion

De acuerdo con Alexis de Greiff, profesor de historia de la ciencia de la Universidad Nacional de Colombia, “Cern es el resultado de una serie de factores íntimamente relacionados con los sucesos políticos y económicos que sacudieron a Europa antes y después de la Segunda Guerra Mundial”. El ascenso del nazismo desplazó a gran cantidad de científicos no sólo alemanes y austríacos sino también de Europa Central e Italia, especialmente a Gran Bretaña y Estados Unidos.

Al terminar la guerra, recuerda De Greiff, Estados Unidos se consolidó como la gran potencia económica del planeta y, además, la mayoría de los científicos que huyeron del fascismo se quedaron en las universidades de Estados Unidos. Ante semejante panorama Europa no encontró otra salida que la cooperación internacional para hacerle frente a la hegemonía de Estados Unidos y, como señala De Greiff, “recuperar el lugar perdido en las olimpíadas de la física, que son los premios Nobel”. No resulta casual que la creación de Cern es casi contemporánea a la creación de la Comunidad del Carbón y del Acero, la semilla que dio origen a la actual Unión Europea.

Otro aspecto relevante según De Greiff es el gran prestigio que adquirieron los físicos teóricos durante la Segunda Guerra Mundial a raíz del éxito del proyecto Manhattan, el que hizo posible el desarrollo de la bomba atómica. La física nuclear —hoy conocida como física de partículas o de altas energías— era considerada un asunto de seguridad nacional y los políticos no le ponían demasiadas trabas a financiar los costosísimos aceleradores de partículas, situación que cambió de manera dramática cuando cayó el muro de Berlín. En el caso concreto del Cern no sólo aportan los gobiernos participantes sino también la comunidad científica de Estados Unidos, que ha querido agradecer su deuda con Europa, que en los años 20 les había formado a sus grandes físicos teóricos y experimentales.

El universo de lo pequeño

En las tres primeras décadas del siglo XX se daba por hecho que los átomos estaban constituidos por electrones y protones. En 1932 el físico inglés James Chadwick, del laboratorio Cavendish, de Cambridge, descubrió el neutrón y desde entonces se han encontrado elementos aún de menor dimensión. El más pequeño de todos es el neutrino que por su tamaño puede atravesar una pared de plomo, incluso planetas como la Tierra. De hecho , los neutrinos todo el tiempo atraviesan los cuerpos de las personas. “Los cuatro ladrillos para formar la materia común son los quarks hacia arriba, los quarks hacia abajo, los electrones y los neutrinos del electrón”, afirma Rubio. Pero existen muchas más partículas y familias de partículas que esperan ser organizadas en una especie de tabla periódica.

Así como para observar objetos muy grandes existen potentes telescopios, para ver las partículas muy pequeñas hay que tener aceleradores lineales o circulares, capaces de enviar a una gran velocidad partículas mínimas que colisionan con otras para producir elementos aún más diminutos.. Tienen detectores que son equipos electrónicos conectados a computadores muy especializados que miden en el momento de ese choque la densidad, energía y características de esas nuevas partículas. En el Cern hay aceleradores lineales, pero el más importante es uno circular que mide 27 kilómetros y está enterrado en un túnel a 100 metros de profundidad.

En las colisiones que suceden en este acelerador se pueden generar densidades de temperaturas muy altas, similares a las que se produjeron segundos después del big bang. Por eso la investigación de partículas ha ayudado a probar muchas de las teorías sobre el origen del universo. En efecto estos aceleradores son como una réplica virtual del espacio exterior debido a que allí es posible crear elementos que, según se cree, ya no existen en el universo o sólo se encuentran en lugares muy exóticos como los núcleos de las estrellas. “Un ejemplo es la antimateria que es muy difícil de crear y sólo dura millonésimas de segundos”, dice João Bento. La antimateria es una especie de reflejo opuesto de la materia. Durante el big bang se cree que se produjo la misma cantidad de materia como de antimateria pero al parecer una fracción de la antimateria se esfumó, por lo que hay un exceso de materia. ¿Por qué el universo prefiere la materia a la antimateria? La respuesta aún no se conoce.

Los físicos aún tienen muchas preguntas y el acelerador LEP (por sus siglas en inglés Gran Colisionador de Positrones y Electrones) es incapaz de responderlas. Por eso actualmente se construye uno más potente, el LHC (por sus siglas en inglés Gran Colisionador de Hadrones), que entrará en funcionamiento en 2005. Responderá a interrogantes como por qué no hay antimateria en el universo y comprobará el modelo estándar, que es la teoría que los físicos emplean para la descripción de la materia y sus interacciones. “Sabemos que ese modelo está incompleto”, admite Rubio. “Queremos saber si esas fuerzas de la naturaleza (gravitacional, electromagnética, fuerte y débil —estas dos últimas actúan a escala subatómica—) pueden ser aspectos de una sola”, añade.

El proyecto requiere de un presupuesto anual de unos 700 millones de dólares y de la colaboración de miles de físicos en el mundo. Surge entonces una pregunta inevitable: ¿cuál es la aplicación práctica de todo esto, aún más cuando en apariencia hay temas más apremiantes que saber si un neutrino tiene masa?

La investigación en física ha producido inventos prácticos que han cambiado la vida de las personas. Una de ellas es la www, desarrollada allí como medio de comunicación entre los científicos. Con el LHC se cree que se establecería otra red de interconexión llamada Grid. “Utilizará software y hardware mucho más rápido y esto podría revolucionar aún más las comunicaciones en el futuro”, afirma Enrique Blanco, ingeniero español . Los resultados también se aplican en medicina. Existen aceleradores lineales capaces de detectar tumores muy pequeños apenas incipientes con lo cual se puede garantizar a los pacientes un mejor tratamiento y una expectativa de vida mayor. Pero las verdaderas aplicaciones de estos resultados sólo se sabrán con el tiempo. “A finales del siglo XIX se descubrieron los electrones y hoy la vida sin ellos es impensable porque transportan electricidad, transmiten la voz por teléfono y generan las imágenes de la televisión. Quién sabe, dentro de otros 100 años qué beneficios aporten los resultados de la investigación actual”.
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