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CIENCIA

Agujeros negros, cuerdas y el gran colisionador de hadrones de Ginebra

Después de 14 años de trabajo y seis mil millones de euros, en septiembre se inauguró el acelerador de partículas más grande y potente del mundo. El LHC (por sus siglas en inglés) ha sido construido y financiado por el Consejo Europeo de Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en francés), organización integrada por 20 países europeos.

José Canosa
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El LHC tiene como objetivo llevar a cabo investigaciones básicas sobre las partículas y fuerzas fundamentales que constituyen nuestro universo. Es el experimento más grande en la historia de la física. Muchos físicos consideran que puede dar respuesta a algunos de los enigmas más profundos de nuestro universo.
 
El primer acelerador de protones, el ciclotrón ideado y construido por Lawrence en la Universidad de California en Berkeley en 1931, era un aparato de 30 centímetros de circunferencia, cuyo funcionamiento estaba basado en los mismos principios que el LHC. Una combinación de electricidad y magnetismo acelera los protones y asegura su trayectoria circular. El LHC está contenido en un túnel de 27 kilómetros de circunferencia, y el tubo por el que circulan los protones a una velocidad muy próxima a la de la luz (300.000 km/seg.) está en condiciones de vacío. La potencia del LHC es cien millones de veces superior a la del ciclotrón.
 
Dos haces de protones circulando en direcciones opuestas chocarán de forma frontal, y la enorme energía de las colisiones concentradas en un espacio muy pequeño podrá recrear las condiciones existentes justo después del Big Bang y transformarse en partículas, según la ecuación de Einstein sobre la equivalencia entre masa y energía.
 
Unos físicos teóricos creen que será posible observar agujeros negros en miniatura, partículas de una densidad extraordinaria, comparada con la de partículas usuales. Otros esperan encontrar el Bosón de Higgs, una partícula postulada en 1964 por Peter Higgs para explicar por qué la materia tiene masa, es decir, la propiedad que ofrece resistencia a su movimiento. Otros esperan encontrar qué es lo que constituye la energía oscura, necesaria para explicar la rápida expansión del universo.
 
La facción dominante de la física teórica actual (los cuerdistas, autores de la teoría de las cuerdas) espera encontrar alguna evidencia sobre la validez de su teoría. Según los cuerdistas, el universo está constituido por cuerdas de energía infinitamente pequeñas, cuyas distintas vibraciones (como las notas de una cuerda de guitarra) producen las partículas elementales de la naturaleza. Esto no es lo único chocante; para que la teoría sea matemáticamente consistente requiere la existencia de diez dimensiones espaciales, en vez de las tres observadas en la naturaleza. ¿Por qué no se observan las siete dimensiones extra? Porque están ocultas en una microgeometría que las hace invisibles. Como ejemplo, una manguera de jardín. Desde lejos parece tener una sola dimensión, una línea; pero vista de cerca tiene una segunda dimensión, un pequeño círculo, así que necesitamos dos coordenadas para fijar la posición de una hormiga sobre la manguera.
 
La teoría de cuerdas tiene como objetivo alcanzar el Santo Grial de la física, la unificación de la teoría de la relatividad de Einstein –la cual describe el mundo macroscópico (manzanas, planetas, estrellas, galaxias, ...)– con la mecánica cuántica –la cual describe el mundo microscópico (átomos, hadrones, quarks, ...)–. Einstein dedicó los últimos 30 años de su vida a lograr esta unificación, sin éxito alguno. Dos de las figuras más destacadas de la teoría de cuerdas son Witten y Maldacena, los dos en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, la misma institución de Einstein. La teoría de las cuerdas puede considerarse una construcción matemática más afín a las matemáticas puras que a la física, ya que la física teórica tiene que hacer predicciones que se puedan observar experimentalmente.
 
Las investigaciones de Witten han dado como resultado algunos avances espectaculares en matemáticas puras. Algunos físicos, enfrentados a problemas de su interés, utilizan técnicas matemáticas existentes, pero si las técnicas requeridas no existen, las inventan y se sitúan por delante de los matemáticos. Witten es el primer físico que fue premiado en 1990 con la medalla Fields, considerada el premio Nobel de matemáticas.
 
Transcurridos unos 35 años del inicio de la teoría de las cuerdas, ningún cuerdista ha hecho una sola predicción nueva sobre el mundo físico que haya sido verificada experimentalmente. Hace ya casi 20 años que figuras legendarias como Feynman (premio Nobel) la rechazaron como una "locura", un "sinsentido" y "la dirección equivocada" de la física. Otro premio Nobel, Glashow, la asemejó a una "nueva versión de teología medieval".
 
Ningún físico sabe lo que se va a encontrar en el LHC, pero hay que comprender que el objetivo del CERN y del LHC es hacer ciencia pura. Ésta persigue extender el conocimiento de las leyes de la naturaleza, sin considerar sus aplicaciones. Es evidente que el público en general no puede aspirar a comprender estas cuestiones. El objetivo del LHC, en cierto modo, es "lograr que unos pocos puedan saber más."
 
Entonces, ¿para qué sirve la ciencia pura? La historia nos enseña que en los países donde hay ciencia pura hay desarrollo industrial, y a la inversa. Gran Bretaña era la potencia industrial más importante en la primera mitad del siglo XIX y fue la cuna de grandes científicos básicos: Boole, Darwin, Maxwell, Faraday, etc. En la segunda mitad del XIX y principios del XX el desarrollo industrial de Alemania alcanza prominencia y produce una cosecha de grandes físicos: Helmholtz, Roentgen, Planck, Sommerfeld, etc. Más tarde, en el siglo XX, EEUU se convierte en la primera potencia industrial y en el centro de la ciencia básica, con nombres ilustres como Lawrence, Alvarez, Schwinger, Feynman, etc. La ciencia pura crea un clima de creatividad que establece los estándares intelectuales más elevados, los cuales penetran todas las esferas culturales, incluidas la tecnología y la innovación.
 
Pero los políticos que controlan el dinero tienen que decidir el nivel de financiación de la ciencia pura. Y tienen que comprender que la comunidad científica no es ni más racional ni más objetiva que cualquier otro grupo humano. El CERN tiene unos 2.500 empleados fijos, y no tendría ningún problema en contratar a toda la comunidad de físicos de alta energía, si lo permitiera el presupuesto. La calidad de vida en Ginebra es muy alta: es una ciudad cosmopolita con menos de medio millón de habitantes, sede de muchas organizaciones internacionales, con los Alpes y estaciones de esquí a media hora de coche, etc. A pesar de que Suiza es neutral, se dice que Ginebra es la ciudad del mundo donde hay más espías. A éstos, como a los físicos del CERN, les encanta vivir en Ginebra.
 
El Congreso de los EEUU liquidó en 1993 un proyecto de acelerador de partículas todavía más grande y más potente que el LHC, denominado Superconducting Supercollider (SSC), después de haber gastado 2.000 millones de dólares y cavado 23,5 de los 87 kilómetros proyectados de un túnel circular. El presupuesto se elevaba en 1992 a 11.000 millones de dólares. La secretaria (ministra) de Energía del Gobierno de Clinton dijo lo políticamente correcto: "La decisión del Congreso de terminar este proyecto es un golpe devastador para la investigación básica, y para los beneficios tecnológicos y económicos que siempre surgen de esta investigación...". Kent Jeffreys, un director del Cato Institute de Washington (un think-tank liberal), escribió: "El SSC es un proyecto mal concebido, con escasa justificación económica, pero con un apoyo tremendo por parte de los grupos de presión. Con niveles muy altos de déficit en el presupuesto federal, la satisfacción de la curiosidad de una fracción pequeña de la comunidad científica no debe ser considerada una alta prioridad nacional".
 
El CERN, con 20 países miembros, tiene una estructura que le confiere bastante inercia. Sus logros en ciencia pura, después de más de 50 años de existencia, no son como para tirar cohetes: dos premios Nobel de Física. Es difícil lograr una mayoría de países miembros que planteen una reforma fundamental por la que se disminuya su tamaño y presupuesto. Dentro de un grupo nadie se atreve a cuestionar la ciencia pura, ni la maternidad o la infancia.
 
 
JOSÉ CANOSA, doctor en Física Aplicada por la Universidad de Harvard, trabajó en el Vallecitos Atomic Laboratory de General Electric y en el IBM Scientific Center de Palo Alto.
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