E L pasado miércoles, 10 de septiembre, se puso por primera vez en funcionamiento el mayor instrumento científico jamás construido: el Gran Colisionador de Hadrones o LHC. Este acelerador de partículas está instalado en un túnel circular de 27 kilómetros de longitud, enterrado a un promedio de unos 100 metros de profundidad, cerca de Ginebra, en la frontera entre Francia y Suiza, en el CERN (Laboratorio Europeo de Física de Partículas). Han sido necesarios mas de 20 años de investigación, desarrollo y construcción de complejos dispositivos con la participación de casi 10.000 científicos e ingenieros para alcanzar este momento. El comienzo de un nuevo acelerador de partículas supone mucho más que accionar un interruptor. Miles de elementos, cada uno individualmente, han tenido que funcionar en armonía, los tiempos se han sincronizado a la millonésima de segundo y, como consecuencia, haces de partículas tan finos como un cabello humano se han hecho circular y en breve se harán colisionar. El coste total del LHC, sin incluir su excavación, ha sido de unos 2000 millones de euros, de los que España participa con una contribución alrededor del 8%.

Todos los parámetros de esta máquina son extraordinarios; por ejemplo, los ocho sectores que lo conforman se han ido enfriando progresivamente a lo largo de los últimos meses hasta su temperatura nominal de funcionamiento, -271ºC, Esta temperatura hace que posiblemente el LHC sea el lugar mas frío no sólo de la Tierra, sino de la galaxia en la que se encuentra nuestro sistema solar. Esta temperatura es necesaria para que funcionen los 1.232 imanes superconductores, cada uno de 15 metros de longitud, que proporcionan el campo magnético de 8.3 Tesla (más de 100.000 veces el campo magnético terrestre), necesario para que los protones puedan ser acelerados a 7 TeV (7 billones de electron-voltios) en el anillo del LHC.

El LHC producirá colisiones de haces de partículas aceleradas hasta alcanzar casi la velocidad de la luz, en cuatro puntos del anillo donde se encuentran situados los cuatro experimentos llamados: ALICE, ATLAS, CMS y LHCb, con un coste de construcción de unos 300 millones de euros, para ATLAS y CMS y sensiblemente inferior para los otros dos. Las colisiones que se produzcan serán de tal energía y se producirán con tanta frecuencia que nos permitirán a los miles de científicos que trabajamos en ellos estudiar los instantes inmediatamente posteriores a la gran explosión -el Big-Bang- con la que se originó nuestro universo hace unos 13.700 millones de años.

Aunque el modo en que actúa la gravedad sobre los objetos materiales ya fue descrito por Newton, la ciencia es actualmente incapaz de explicar el mecanismo de generación de la masa. La materia visible del Universo, la que emite luz, sólo constituye aproximadamente el 5% del total, mientras que la materia oscura, la que no emite luz, se estima que constituye un cuarto del total. Preguntas, pues, tales como ¿qué es la materia oscura?, ¿qué es la energía oscura?, ¿existen dimensiones extra?, ¿qué generó la asimetría entre materia y antimateria?, ¿puede haber otras fuerzas exóticas de la naturaleza?, pueden quedar resueltas total o parcialmente en los próximos años con el análisis cuidadoso de los datos que serán recogidos por los cuatro experimentos situados en el acelerador.

El grupo de la Universidad de Oviedo, junto con el IFCA-UC, el CIEMAT y la UAM, desarrolla su actividad desde hace mas de 15 años en el detector CMS (detector compacto de muones solenoidal). Las tareas desarrolladas comprenden la construcción y alineamiento del subdetector de muones, la elaboración de estrategias de análisis de los datos del detector, la puesta a punto de las herramientas de computación (llevadas a cabo parcialmente en el cluster de modelización científica del campus de Mieres), necesarias para estudiar las propiedades, entre otras, de la última partícula subatómica descubierta, el 'quark top', así como realizar la búsqueda de nuevas partículas, entre las que destaca el bosón de Higgs, que también ha sido llamada la partícula de Dios. CMS está situado a 90 metros bajo tierra. En su desarrollo y construcción han participado 2.300 especialistas de 160 instituciones científicas de decenas de países, mide 21 metros de longitud y 16 metros de diámetro. Pesa en total 12.500 toneladas, fue montado en una gran nave en la superficie y sus siete grandes elementos estructurales, cinco anillos centrales y dos tapas en los extremos que se montan por separado fueron bajadas a su ubicación definitiva alrededor de la pipa del haz del LHC con grandes grúas especiales en un proceso de ingeniería muy delicado que duró mas de dos años.

La contribución española al LHC y a sus experimentos ha sido muy notable. Además de los ya mencionados, diversos grupos de investigación de varias universidades y centros del CSIC, como el IFIC, la UB, IFAE, CNM, la USC, la URL, financiados por el antiguo MEC, hoy Ministerio de Ciencia e Innovación, han participado en diferentes aspectos de su construcción y participarán en la explotación científica de sus resultados. Asimismo, decenas de empresas españolas, entre las que se encuentran las asturianas Felguera Construcciones Mecánicas, Nortemecánica y Asturfeito, han contribuido a la construcción de diversos componentes del acelerador y sus detectores con el apoyo del Plan de Ciencia Tecnología e Innovación del Principado. Los objetivos básicos del LHC, como los del CERN como organización internacional, son los de investigar la estructura física de la materia y las interacciones que la gobiernan, pero no hay que olvidar los importantes avances tecnológicos que de ello se deriva. Las técnicas de aceleración de partículas poseen aplicaciones directas en el tratamiento de tumores, de importancia obvia para las ciencias médicas y la salud humana. En el LHC se han desarrollado y probado componentes electrónicas resistentes a dosis de radiación sin precedentes, lo que tiene aplicaciones directas en medio ambiente. Tecnologías de computación: el LHC va a ser la aplicación que más volumen de datos genere en el mundo. Nuevos materiales, superconductividad, técnicas de enfriamiento, alto vacío, ingeniería mecánica de precisión, láseres, etcétera, se encuentran entre los campos que el LHC ha llevado cerca del límite del conocimiento actual. No olvidemos también desarrollos inesperados. El CERN es el lugar donde se creó la World Wide Web, que fue diseñada originalmente para que los físicos de partículas intercambiaran enormes cantidades de datos complejos en Internet, pero cuya popularidad y uso actual ha revolucionado muchas de las tareas cotidianas y de relación entre las personas e instituciones de todo tipo.

El LHC es un instrumento seguro y los rumores sobre posibles riesgos reales del mismo, como la muy comentada posibilidad de formación de microagujeros negros, carecen de fundamento. El comité sobre seguridad del LHC estableció recientemente que como consecuencia de fenómenos que ocurren de modo natural ya se han producido cientos de miles de situaciones con la misma energía o mayor que la que se producirá en el LHC, y la Tierra continúa existiendo.

En resumen, podemos decir que el LHC abrirá el camino de una nueva era en la comprensión de los orígenes y la evolución del Universo, permitiéndonos, asimismo, estudiar en detalle la naturaleza que nos rodea. En palabras del director general del CERN, se trata de un instrumento en el que el objetivo básico es realizar 'descubrimientos', pero su programa de investigación científica tiene el potencial de modificar profundamente nuestra percepción actual del Universo, continuando la tradición de la curiosidad humana tan antigua como el hombre.