L'LHC: una nova era en el coneixement de la matèria

El Gran Col·lisionador d'Hadrons (LHC) començarà a operar el proper mes d'agost al túnel circular de 27 km de longitud del CERN (Fança i Suïssa), es convertirà en l'accelerador de partícules més potent del món i l'experiment científic més gran, complex i que involucra la tecnologia més avançada de la història de la humanitat.

L'LHC permetrà als físics d'altes energies treballar ens nous rangs d'energies que només van ser possibles als primers instants del Big Bang.

A la jornada sobre l'LHC que oferia ahir el CosmoCaixa hi van assistir (entre altres persones) un parell de físics que van fer les seves respectives conferències: un de teòric i un altre d'experimental.

El físic teòric era Howard Georgi, Professor de física a la Universitat de Hardvard i membre de l'Associació Nacional de Ciències i guardonat amb la Medalla Dirac entre altres premis.

Howard Georgi va fer una gran contribució en el Model Estàndard, supersiemtria i altres camps de la física de partícules. Segons diu ell era un físic de partícules fins que a la primavera de 2007 va proposar una nova teoria que complementaria el Model Estàndard, la física de les impartícules.

Entre els alumnes que ha tingut destaca Lisa Randall, una de les noves promeses en física teòrica.

El físic experimental era el protaveu de l'experiment ATLAS: Peter Jenni. Com sempre, dels experimentals se'n sap menys cosa però ha estat treballant al CERN des de fa més de 20 anys i ha estat involucrat en el projecte de l'LHC.

La primera conferència d'una hora va ser a càrrec de Howard Georgi. Va començar dient que al ser americà era monolíngüe i això el feia sentir estúpid sense comptar els llenguatges de programació, clar.

Després d'aquesta breu introducció va començar amb les partícules. Totes les partícules que existeixen tenen un cert moment linial, una energia i una massa. Mitjançant unes equacions es poden lligar aquests conceptes i d'aquesta manera cada tipus de partícula té una mateixa massa per un mateix moment linial. Però no sempre és així. Hi ha partícules que com els fotons, no tenen massa, en aquestes partícules l'energia i el moment poden existir amb les seves propietats a escala. Aquesta immutabilitat a canvis d'escala és anomenada scale invariance. Sí, la mateixa propietat que tenen molts fractals, no es pot determinar l'escala d'observació ja que ampliant-la es pot reproduir la mateixa imatge.

Però els fotons no són impartícules, les impartícules serien alguna cosa (stuff en anglès) que satisfarien aquesta immutabilitat i que podrien no tenir massa 0.

Fins ara no s'han detectat tot i que si existeixen interactuarien molt dèbilment amb la matèria a baixes energies.

Aquestes partícules que interactuen tan dèbilment només poden ser detectades calculant el moment i l'energia que falta en cada xoc. Aquestes partícules no tenen moments i energies definides per tant en cas que n'hi hagi més d'una es reparteixen a l'atzar. Una diferència entre el moment linial i l'energia és que el moment és una magnitud vectorial i l'energia és un escalar. Per tant a l'hora de sumar-se es sumen diferent i és això el que permet amb un bon tractament estadístic i un grapat de col·lisions determinar el nombre de partícules que no es detecten.

Després d'exposar aquesta hipòtesi va dir que seria l'LHC qui determinaria si la teoria de les impartícules aniria o no al cementiri de les teories fracassades.

Temperatura de l'LHC a dia d'avui (22 de maig de 2008)

Pel que fa a l'exposició de Peter Jenni com a experimental va parlar sobre l'LHC i l'ATLAS. Sobre els nous rangs d'energia que s'explorarien i com es buscaria el bosó de Higgs. Per buscar-lo seria molt fàcil saber-ne la massa i així arribar-hi directament. Malauradament s'haurà d'examinar un ventall d'energies molt extens per trobar-ne el rastre. Per trobar-lo els experimentals saben que pot decaure en 2 fotons, 2 quarks bottom o 4 leptons.

Però buscar el bosó de Higgs no serà l'única tasca de l'ATLAS, també haurà de buscar una altra cosa en aquest cas es tracta de SUSY, la supersimetria.

També es pretén estudiar la violació de la simetria CP.

Una altra possibilitat és que es produeixin forats negres microscòpics que s'evaporarien immediatament per la Radiació de Hawking. En cas que s'evaporessin es produirien una sèrie de partícules que contempla el Model Estàndard. Aquest fet podria despistar en la cerca del bosó de Higgs i confondre els qui analitzin les dades.

Pel que fa a les dades ja us vaig comentar que si s'enregistés tot a CDs i s'apilessin al llarg d'un any es faria una pila de 20 km d'alçada. El que es farà amb les dades, després d'una selecció prèvia, serà repartirles arreu del món a través de la Grid.

Tot i que sembli impossible a l'ATLAS ja s'hi va poder veure un Higgs!!!

Aquests són els dos homes que van portar la conferència, ara no hauria de ser massa difícil diferenciar-los, quin dels dos és l'experimental i quin el teòric?