Nuestros antepasados utilizaban piedras para romper piedras. Con habilidad, hacían chocar unas con otras y lograban extraer pedazos de agudo filo que utilizaban como herramientas. Ahora, en la máquina más grande y compleja del mundo, se utiliza el mismo sistema. Se hacen chocar partículas diminutas entre sí y se miran los pedazos en busca de señales que nos permitan entender el Universo.

El LHC (Gran Colisionador de Hadrones) sirve para hacer chocar protones. En el interior de un túnel subterráneo de 27 kilómetros de circunferencia, circulan a velocidades cercanas a la de la luz y en sentidos opuestos, dos haces con 300 billones de protones. En ciertos lugares del anillo se encuentran situados gigantescos y sofisticados detectores que captan la explosión de partículas que se producen en cada choque.

Sin embargo, dos protones, al chocar, no producen “pedazos de protones” sino cientos de partículas distintas, algunas de ellas mucho más masivas que un protón. ¿Cómo es posible? Las leyes que gobiernan ese mundo son un martirio para nuestra razón, acostumbrada a observar el comportamiento de las cosas grandes, susceptibles de ser captadas por los sentidos. Allí no gobierna Newton, aquél es el mundo de la Relatividad Especial y de la Mecánica Cuántica.

En nuestro entorno de cosas grandes un coche acelera y sigue siendo un coche, más veloz, pero un coche. Es así porque la velocidad que somos capaces de imprimirle es ridículamente pequeña comparada con la que adquieren los protones en el interior del LHC. Allí cada protón se acelera hasta velocidades un 99,999999% de la de la luz. Y, a esas velocidades, los protones cambian. Cuanto más cerca están del límite, más cuesta acelerarlos. Es como si se fueran haciendo más grandes y pesados.

Imaginemos que tenemos en nuestra mano una canica y que, por algún medio, tenemos la posibilidad de acelerarla todo lo que queramos. En un principio puede ser acelerada con facilidad, como el coche, pero cuando su velocidad adquiere valores comparables a los de la luz, la canica comienza a poner más resistencia. Se comporta como si tuviera la masa de un objeto más grande, un acelerón más y se comporta como si fuera una bola de billar, si continuamos acelerándola la masa sigue aumentando y, en un momento dado, cuando la velocidad se acerca a la de la luz, se comporta como si fuera pesada como una montaña. Si a esa velocidad la hacemos chocar contra otra canica que se mueva en dirección contraria, del choque tremendo saldrán despedidos pedazos… ¡de montaña!

Entre los restos del choque de protones del LHC, los científicos buscan partículas que nadie ha visto pero cuya existencia predicen las teorías existentes. Lo difícil es encontrarlas porque en el detector no chocan sólo dos protones, chocan 600 millones de protones cada segundo. En cada colisión se crean cientos de partículas, entre ellas protones, antiprotones, electrones, positrones y muchas más. Analizarlas es un reto que sólo los potentes ordenadores del LHC pueden hacer. A pesar de todo, buscar una partícula nueva en ese galimatías, será mucho más difícil que hallar una aguja en un pajar.

Don Alberto Casas nos explica hoy, en Hablando con Científicos, los entresijos de la física de partículas. Nuestra conversación con él nos permitirá adentrarnos en ese complejo mundo. Don Alberto es autor de un magnífico libro de divulgación en el que refleja, con más profundidad, los contenidos expresados en la entrevista. El título es El LHC y la frontera de la física editado por Catarata y el CSIC.