El LHC (Large Hadron Collider) inició su andadura en el ya lejano 2010, y la primera ronda de experimentos en este acelerador de partículas no cesó hasta finales de 2018. Los datos recogidos por los científicos durante esa primera etapa de actividad hicieron posible, entre otros hallazgos, el descubrimiento del bosón de Higgs, y una parte importante de esta información está por primera vez a nuestro alcance desde hace unos días.
Y es que el CERN ha publicado en su repositorio público nada menos que el 20% de los datos recogidos en el experimento LHCb (Large Hadron Collider beauty) durante su primera etapa de actividad. Cabe la posibilidad de que a una persona que no esté familiarizada con los aceleradores de partículas le parezca que no es demasiada información, pero sí lo es. Son muchísimos datos. De hecho, ocupan nada menos que 200 TB.
La publicación de estos datos responde al compromiso adquirido por el CERN con el propósito de poner la información que recaba en sus experimentos al alcance de cualquier persona que quiera indagar en ella. Sin embargo, como es lógico, para inferir conocimiento y extraer conclusiones a partir de estos datos es necesario filtrarlos, procesarlos y analizarlos con un cuidado extremo. Y esto solo lo pueden afrontar unas pocas organizaciones científicas en todo el planeta.
Aun así, es una muy buena noticia, especialmente en estos tiempos de crispación política generalizada, que los científicos nos recuerden que la ciencia está por encima de los intereses geoestratégicos de las grandes potencias. "Los datos recogidos en el LHCb representan un legado único para la humanidad, especialmente si tenemos presente que ningún otro experimento aborda su área de trabajo", ha puntualizado Sebastian Neubert, que lidera este experimento. Nada que añadir.
The @LHCbExperiment has released data from the LHC Run 1 to the public for the first time, allowing research to be conducted by anyone in the world.
— CERN (@CERN) December 13, 2022
It comprises 200 terabytes containing information obtained from proton–proton collision events.
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LHCb va a la caza de la antimateria, aunque no está solo. ALPHA-g y GBAR lo acompañan
Una de las razones por las que la antimateria resulta tan interesante no solo para los físicos de partículas, sino también para las personas a las que nos apasiona la ciencia, es que las herramientas que tenemos aún no nos permiten entender qué papel jugó en el origen del universo. En realidad no es más que una forma de materia constituida por antipartículas, que son partículas con la misma masa y espín que las partículas con las que estamos familiarizados, pero con carga eléctrica opuesta.
De esta forma la antipartícula del electrón es el positrón o antielectrón. Y la antipartícula del protón es el antiprotón. La antimateria tiene una propiedad sorprendente: cuando entra en contacto directo con la materia ambas se aniquilan, liberando una gran cantidad de energía bajo la forma de fotones de alta energía, así como otros posibles pares partícula-antipartícula. Lo más curioso es que su naturaleza exótica no ha impedido a los científicos encontrar la forma de obtenerla en el laboratorio con el propósito de estudiarla y conocer sus características más a fondo.
La antimateria tiene una propiedad sorprendente: cuando entra en contacto directo con la materia ambas se aniquilan
Precisamente este es el propósito del experimento LHCb. Y la estrategia que han ideado los científicos del CERN para indagar en las diferencias que existen entre la materia y la antimateria consiste en estudiar una partícula conocida como cuark 'b'. Esta 'b' procede de la palabra beauty en inglés, que significa belleza, y justifica la presencia de esta letra en el nombre del experimento.
En cualquier caso, lo curioso es que en él no están involucrados los grandes y complejísimos detectores ATLAS y CMS; el experimento LHCb recurre a varios subdetectores más pequeños que persiguen identificar aquellas partículas resultantes de la colisión entre protones que salen despedidas en una dirección en particular. No obstante, hay algo aún más sorprendente: los detectores que tienen el propósito de "cazar" al cuark 'b' tienen secciones móviles. Y no son precisamente pequeños. Podemos ver uno de ellos en la imagen de portada de este artículo.
El interés del CERN en la antimateria está plenamente justificado, por lo que, además del LHCb, tiene otros experientos que persiguen ayudarnos a conocer mejor las propiedades de esta peculiar forma de materia. Dos de los que ya nos han ofrecido algunos resultados alentadores, y que aún resultan muy prometedores, son ALPHA-g y GBAR.
A grandes rasgos en el primero los científicos provocan el choque de dos haces de partículas con un elevado nivel de energía para obtener un átomo de antihidrógeno constituido por un antiprotón y un positrón, de la misma manera en que el protio, que es el isótopo del hidrógeno más abundante en la naturaleza, está constituido por un protón y un electrón.
Uno de los grandes desafíos que conlleva manipular la antimateria es que, como hemos visto, cuando entra en contacto con la materia ambas se aniquilan mutuamente y liberan mucha energía. Esta es la razón por la que los investigadores se han visto obligados a idear estrategias para mantener completamente aislada la antimateria que obtienen en el laboratorio durante el máximo tiempo posible.
Los experimentos ALPHA-g y GBAR persiguen estudiar tan a fondo como sea posible la interacción de la antimateria y la gravedad
La estratagema más eficaz consiste en confinarla en una cámara de vacío para evitar que entre en contacto con la materia, y, afortunadamente, ya han conseguido mantenerla en este estado durante varios minutos. Por otro lado, el experimento ALPHA-g (Antihydrogen Laser Physics Apparatus-gravity) estudia algo tan interesante como es la interacción que se produce entre la antimateria y la gravedad debido a que no está claro que tenga las mismas características que definen la interacción entre la gravedad y la materia ordinaria.
Y GBAR (Gravitational Behaviour of Antimatter at Rest) produce antiiones, los enfría hasta que alcanzan una temperatura cercana al cero absoluto, que es -273,15 ºC, y, después, les roba un positrón para transformarlos en un antiátomo no iónico. El propósito de estos dos experimentos es estudiar tan a fondo como sea posible la interacción de la antimateria y la gravedad, de manera que los científicos creen que abordar este cometido utilizando dos perspectivas diferentes puede ayudarles a entender mejor esta fuerza fundamental, y, quizá, a elaborar una teoría cuántica de la gravedad. Ahí queda eso.
Imagen de portada: CERN
Más información: CERN
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