¿De qué está hecha la materia? ¿Cómo se originó el Universo?, preguntas como estas, nos inquietan desde el principio de la humanidad. Para aproximarnos a ellas, hemos querido conocer de primera mano lo que la ciencia sabe y lo que espera conocer en un futuro.
Para conocer mejor lo que la física hace o pretende hacer, hemos visitado el IFIC (Instituto de Física Corpuscular), perteneciente a la Universidad de Valencia, donde un grupo de trabajo colabora con el CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear). El CERN, cuyo centro de coordinación se sitúa en Ginebra (Suiza), se creó en los años 50 del pasado siglo XX, en plena guerra fría y supuso un gran esfuerzo de los países europeos crear un proyecto común de investigación. Lo que se hace allí principalmente es investigar en física de partículas, pero también se dedica a la de formación de investigadores, técnicos y profesionales diversos. Hay muchos programas para que la gente de institutos de investigación, estudiantes de física e ingeniería, vayan allí a formarse. Y también hay un gran desarrollo en nuevas tecnologías. Un ejemplo de ello, en el CERN se desarrolló algo que conocemos perfectamente, la “web”. Las famosas www (World Wide Web) y el http se crearon en el CERN, como parte de una infraestructura para intercambiar datos en cualquier formato. Otros tecnologías desarrolladas también tienen aplicación en proyectos para combatir el cáncer, donde reemplazan la utilización de electrones y fotones por protones.
La persona encargada de la coordinación de este proyecto de colaboración con el CERN es Carmen García, a la cuál hemos entrevistado. Lleva 10 años como coordinadora, en lo que ella considera como “la parte mas fea”, ya que el sueño de todo físico experimental es poder encargarte de diversos experimentos y estudios. También se dedica a la a la administración y divulgación en institutos y diferentes universidades. Ella comenzó trabajando en el IFIC, pero le ofrecieron hacer su tesis en Inglaterra sobre la estabilidad de los protones. Los detectores para esos experimentos se encontraban en una mina situada en la frontera entre Minnesota y Canadá, a 600 metros bajo tierra, donde se colocaron detectores para tratar de “cazar” estas desintegraciones. Después de ello, trabajó en el CERN, primeramente en el LEP, acelerador colisionador de electrones y positrones, donde realizaba análisis de datos. Más tarde, se dedicó al proyecto ATLAS, que es uno de los experimentos de detección de partículas del acelerador.
El grupo de investigación del IFIC, está actualmente formado por algo más de 25 profesionales del sector, de los cuales la mitad están realizando la tesis y la otra mitad son físicos e ingenieros. Trabajan en una parte del detector ATLAS del LHC.
El LHC es un gigantesco acelerador de partículas. Está situado a 100 metros de profundidad, en un tubo de 27 km de circunferencia. Por este tubo, donde previamente se ha realizado el vacío más puro jamás realizado por el hombre, circulan haces de protones en ambos sentidos, que son acelerados a altísimas velocidades (99,99% de la velocidad de la luz), para posteriormente hacerlos colisionar en determinados puntos, donde se sitúan los detectores de partículas. Estos protones al chocar generan energía y al mismo tiempo crean nuevas partículas, entre las cuales algunas se desintegran y otras son las que atraviesan las paredes del haz y pueden ser estudiadas por el detector.
El tamaño del acelerador tiene que ver con la energía que se pretende conseguir en los choques. Los electroimanes encargados de curvar la trayectoria y acelerar a las partículas han de ser enfriados a 1.9 K, a menos de dos grados sobre el cero absoluto, lo que requiere de un gran desarrollo tecnológico que posteriormente revierte en la sociedad. Otro ejemplo de desarrollo tecnológico es la creación de la red de computación (grid) del LHC, diseñada por el CERN para manejar la enorme cantidad de datos producidos, con un flujo previsto de unos 300 Gb/s. Estos datos, son posteriormente filtrados almacenando solo los “eventos más interesantes”, para ser enviados fuera del CERN a diferentes instituciones donde mediantes redes de ordenadores se almacenan, procesan y estudian. En el IFIC pudimos visitar una instalación de este tipo. Esta manera cooperativa de trabajo y distribución de la información actualmente se esta utilizando para bases de datos de mamografías, para mecánica y para predicción meteorológica. También se está aplicando en la instalación de paneles solares, la misma tecnología que utilizan para conseguir el vacío absoluto en el tubo del acelerador.
Una de las cosas que se pretende estudiar es el origen y variedad de masas de las partículas. Cuando algunas partículas interaccionan con el campo de Higgs, intercambiando bosones de Higgs, entonces adquieren la masa. A mayor interacción con ese campo, mayor masa. El bosón de Higgs es un descubrimiento reciente que se acaba de hacer en el LHC.
Otra inquietud que están estudiando es que si el Universo comenzó con energía y ésta dio lugar a materia y antimateria, ¿por qué vivimos en un Universo solo de materia?¿dónde está esa antimateria primigénea?
Otra de sus motivaciones es el estudio de la existencia de la materia oscura. Las estrellas y galaxias visibles solo representan un 5 % de toda la materia presente en el Universo. ¿Dónde está y qué es todo el resto de materia y energía que falta?
La financiación de éste proyecto corre a cargo del CERN, a través de las cuotas que cada país miembro para anualmente. También hay otra parte que es pagada directamente pagada por cada país. No es un proyecto excesivamente caro si lo comparamos con otros gastos. Si hacemos una división entre la población española, sería como si cada español pusiéramos un euro al año.
¿Tenías claro desde el principio a que te querías dedicar?
-No, estaba segura de hacer matemáticas pero en el último año de COU fui a un seminario sobre la Teoría de la Relatividad y me pareció muy interesante, por lo que decidí estudiar físicas.
¿Qué recorrido has realizado en tu formación profesional e intelectual?
-Empecé en el grupo este que os he dicho y me ofrecieron irme a Inglaterra, estuve allí 4 años y luego regresé a Valencia.
¿Cómo has llegado hasta aquí?
-Un poco por casualidades, porque la vida es un poco así, de casualidades. Que te surja una oportunidad y engancharla en ese momento, un poco sin miedo a meterte en un camino que no sabes donde va a salir. La tesis me costo mucho, trabajé mucho. Y parecía que en bachiller se estudiaba demasiado, que nunca iba a estudiar tanto, luego en la carrera estudiaba más y luego cuando hice la tesis estudiaba y trabaja más que en bachiller y en la carrera. Yo trabajaba muchas noches, pero lo haces porque te gusta, entonces no es ningún sacrificio, por eso yo creo que incluso ahora que las cosas están tan mal, si trabajas mucho y haces algo que te gusta, de alguna forma consigues lo que te propones.
¿A que se dedica el día a día?
-La carrera de científico cambia mucho con la edad. Hoy en día, mi grupo de investigación es de unas 25 personas y en ese grupo me dedico a la coordinación, a seguir lo que hace cada uno. Tenemos que hacer trabajos del detector. Desde hace 10 años me dedico a la coordinación, a atender a la gente que viene, voy a hablar a los institutos y soy vicedirectora del IFIC desde hace 6 años, me dedico a la parte más oscura de la investigación. Normalmente la carrera de un científico basa sus primeros 4 o 5 años en el trabajo de investigación que te permite entrar en este mundo y conocerlo. Luego lees la tesis y te vas fuera unos cuantos años para aprender, y con esos conocimientos y un poco de suerte después te vuelves a España a aportar los conocimientos que tienes e intentar conseguir algo permanente .
¿Es necesario tomar medidas de seguridad?
Una partícula cuando curva su trayectoria, irradia, produce radiactividad. De hecho, cuando dos partículas chocan en un punto generan mucha energía. Tenemos que protegernos de toda esa energía y radiación. Toda la parte central del acelerador, ya que se ve afectada por la radiactividad, en 2020 hay que cambiarla y aislar las piezas retiradas que han sido irradiadas.
¿Es cierto lo del agujero negro?
Sí, es cierto que según algunas teorías se que podría producir un agujero negro, pero sería un micro agujero negro, que se evaporaría rápidamente sin más. Nada comparable con un agujero negro como el existente en nuestra galaxia, que tiene mucha masa, con una fuerza gravitatoria muy grande y que va absorbiendo la masa de alrededor.
¿Qué son los neutrinos?
Son un tipo de partículas que están asociadas a otras partículas (electrones, muhones y taú). Apenas interaccionan, son muy difíciles de ver, pero sabemos de su existencia porque a veces falta energía.
¿En qué consiste el bosón de Higgs?
No sabemos por qué las partículas tienen masa, los físicos hacen teorías que permiten explicar este fenómeno y siempre dan un paso más. En este caso, el profesor Peter Higgs se cuestionó el por qué las partículas tienen masa. Como respuesta obtuvo, que el vacío no existe, que ese “vacío” estaba lleno de algo que vamos a llamar el campo de Higgs. Cuando una partícula atraviesa este campo dependiendo de esa partícula, sufre una interacción y se frena y al frenarse adquiere masa o al revés, se frena porque tiene masa. Hay partículas como el fotón que cuando pasa no tiene masa porque no interacciona y además se mueve a la velocidad de la luz, pero hay otras partículas como el Quark que se frena y adquiere masa. Ese campo de Higgs, como el campo eléctrico que tiene asociado una partícula que es el fotón, tendrá otra partícula asociada a él, el bosón de Higgs. Si el campo de Higgs es cierto, se debería detectar la existencia de una nueva partícula, el bosón de Higgs. Y así parece que ha sido.