Es como tomar el Universo y sacudirlo desde dentro.
En el acelerador de partículas más potente del planeta se iniciaron experimentos únicos que ayudarán a los científicos a acercarse al descubrimiento de las leyes fundamentales de la naturaleza. Por primera vez en toda la historia del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), protones e iones de oxígeno colisionaron dentro de su anillo.
Estas investigaciones forman parte de una ambiciosa campaña que se extenderá hasta el 9 de julio e incluye una serie de eventos clave. También están previstos experimentos con colisiones de iones de oxígeno entre sí y un día dedicado a las colisiones de iones de neón.
El LHC, ubicado cerca de Ginebra, en la frontera entre Suiza y Francia, sigue siendo la única instalación científica capaz de acelerar partículas casi a la velocidad de la luz y colisionarlas bajo un estricto control de las condiciones.
Los preparativos para estas actividades actuales llevaron varios años. La primera etapa de la nueva serie comenzó el 29 de junio, cuando el acelerador pasó a un modo de funcionamiento especial.
Según el plan, dos días se destinan a las colisiones de protones con iones de oxígeno, otros dos a la interacción de los propios iones de oxígeno. La fase final será un día de experimentos con la participación de iones de neón. Entre estas fases, los científicos ajustan el equipo y realizan chequeos técnicos.
El objetivo principal es obtener nuevos datos sobre la estructura de la materia y el origen de los fenómenos cósmicos. Los físicos esperan avanzar en el estudio de la naturaleza de los rayos cósmicos, la interacción nuclear fuerte y las propiedades del plasma de quarks y gluones, un estado especial de la materia que, según la teoría, llenó el espacio del Universo justo después del Big Bang.
Aunque la fase práctica comenzó recientemente, los primeros cálculos teóricos y desarrollos técnicos se llevaron a cabo desde 2019. Durante este tiempo, los ingenieros reconstruyeron todos los elementos clave del complejo acelerador del CERN para que pudiera trabajar con partículas pesadas.
El proceso de preparación comienza con la instalación Linac3, donde se forman los haces de partículas necesarias. Luego, pasan por una serie de etapas de aceleración: el Anillo de Iones de Baja Energía (LEIR), el Sincrotrón de Protones (PS) y el Super Sincrotrón de Protones (SPS). Además de las colisiones dentro del LHC, parte de los haces de oxígeno se dirigirán a experimentos con blancos fijos en la zona norte del complejo.
La etapa más compleja es cuando, dentro de un mismo anillo del acelerador, se encuentran los protones y los iones de oxígeno. Debido a la diferente relación entre masa y carga, estas partículas interactúan de manera distinta con los campos electromagnéticos dentro del LHC, lo que requiere una compleja corrección de trayectorias. Sin esta corrección, los haces no podrían cruzarse de manera estable en los puntos deseados.
Para lograr colisiones precisas, los especialistas ajustan de manera minuciosa la frecuencia y el impulso de ambos haces. Sus cruces ocurren estrictamente en los puntos donde se ubican los cuatro detectores clave: ALICE, ATLAS, CMS y LHCb.
Además, cerca del punto de colisión de ATLAS, a una distancia de 140 metros, se encuentra instalado un detector especial llamado LHCf. Su función es registrar las partículas que se dispersan en ángulos mínimos durante las colisiones de protones con oxígeno. Estas mediciones permiten obtener información única sobre el comportamiento de las partículas subatómicas, inaccesible mediante los métodos de observación estándar.
Una vez finalizada esta etapa, el LHCf será desmantelado y en su lugar se instalará un calorímetro, un dispositivo para recolectar datos de las próximas colisiones de iones de oxígeno y neón.
También, en el marco de esta campaña, se está probando el sistema de colimación cristalina, diseñado para un control más preciso de los haces de iones pesados. Esta tecnología ayuda a minimizar la cantidad de partículas que se desvían del flujo principal y que pueden interferir con la precisión del experimento.
Los sistemas de colimación estándar han mostrado menor eficacia al trabajar con iones pesados, por lo que los ingenieros prepararon cristales especiales que se instalarán justo antes del inicio de las colisiones de oxígeno entre sí y de neón.
La comunidad científica sigue de cerca lo que ocurre en los túneles del colisionador. Los resultados de estas pruebas pueden ampliar significativamente nuestra comprensión de las leyes fundamentales de la naturaleza y acercarnos a resolver los procesos que ocurrieron en el Universo durante los primeros segundos después de su creación.