7 de febrero de 2024
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Un estudio de viabilidad sobre el futuro colisionador circular del CERN identifica dónde y cómo se podría construir la máquina, pero su construcción está lejos de estar asegurada
El futuro colisionador circular propuesto, o FCC (círculo grande, contorno discontinuo), se construiría cerca de su predecesor en el CERN, el Gran Colisionador de Hadrones (pequeño círculo).
Europa sigue adelante con sus planes de construir un supercolisionador de 91 kilómetros de largo y valorado en 15.000 millones de francos suizos (17.000 millones de dólares) debajo de la campiña francesa y suiza. La máquina permitiría a los investigadores estudiar en detalle el bosón de Higgs. Pero los científicos están bajo presión para convencer a los financiadores de que una inversión tan enorme vale la pena, tras la falta de nueva física revelada por el Gran Colisionador de Hadrones (LHC).
Los detalles del plan del CERN surgieron de un informe de mitad de período que estudia la viabilidad del Futuro Colisionador Circular (FCC), que eclipsaría a su predecesor, el LHC de 27 kilómetros del CERN, el laboratorio europeo de física de partículas cerca de Ginebra, Suiza.
La primera fase del estudio, que se centró en identificar dónde y cómo se podría construir una máquina de este tipo en la región del CERN, no reveló “ningún obstáculo técnico o científico” que impidiera su construcción, dijo Eliezer Rabinovici, presidente del Consejo del CERN, el órgano rector de la organización, en una conferencia de prensa el 5 de febrero.
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La construcción de la máquina, que requerirá perforar un túnel circular a unos 200 metros bajo tierra, podría comenzar ya en 2033. El túnel de 91 kilómetros de longitud, que según el diseño debería estar interrumpido por cuatro salas experimentales, rodearía un área mayor que Chicago enIllinois. El consejo revisó el informe el 2 de febrero, pero el documento en sí no se ha hecho público. El estudio completo se publicará el próximo año y se espera que antes de 2028 se tome una decisión sobre si o no el proyecto.
El ex director general del CERN, Chris Llewellyn Smith, dice que estaba desconcertado por la decisión de no publicar el informe de mitad de período, pero cree que el CERN está en el camino correcto, “no hay duda al respecto”.
“Se han completado muchos detalles”, pero el concepto general se ha mantenido consistente, lo cual es “muy tranquilizador”, añade Llewellyn Smith, físico de la Universidad de Oxford, Reino Unido.
Partículas aplastantes
La máquina planeada colisionará electrones con sus compañeros de antimateria, los positrones, a partir de 2045 aproximadamente, con el objetivo de generar y estudiar con precisión alrededor de un millón de bosones de Higgs. Muchos físicos piensan que estudiar la partícula, que fue descubierta en 2012 e interactúa como ninguna otra, representa la mayor posibilidad de que la física encuentre grietas en el modelo estándar, un modelo tremendamente exitoso pero incompleto de partículas y fuerzas.
Los físicos pidieron un estudio sobre la viabilidad de la FCC en 2020 como parte de un ejercicio de priorización conocido como Estrategia Europea para la Física de Partículas. Fabiola Gianotti, directora general del CERN, dijo a los periodistas que la estrategia encontró que la FCC era “el instrumento científico más convincente” de los que consideraba.
La construcción de la FCC está lejos de ser un asunto cerrado. Una gran parte del precio de 15.000 millones de francos suizos se cubrirá con el presupuesto existente del CERN, añadió Gianotti. Pero el proyecto aún requerirá contribuciones financieras de los países europeos que son miembros de pleno derecho del CERN, y de otros como Estados Unidos y Japón. El informe no proporcionó ninguna información sobre cuáles podrían ser estos costos. “Parecían estar evitando dar cifras específicas, como el costo y lo que podrían compartir los estados no miembros”, dice Michael Riordan, historiador de la física con sede en Eastsound, Washington.
Más megacolisionadores
Mientras tanto, otros Se están trabajando en diseños de la ‘fábrica de Higgs’ en todo el mundo. El gobierno japonés ha mostrado interés en albergar el Colisionador Lineal Internacional planeado desde hace mucho tiempo, mientras que China está diseñando una máquina en forma de anillo llamada Colisionador Circular de Electrones y Positrones. Gianotti dijo que la Estrategia Europea para la Física de Partículas había descubierto que el FCC tenía mayor potencial físico que un colisionador lineal, porque podía producir bosones de Higgs a un ritmo mayor y porque los mismos túneles podrían usarse más adelante para una máquina de mucha mayor energía que colisiona protones.
No todos en la comunidad de física de partículas están a favor de la máquina propuesta por el CERN. Donatella Lucchesi, física de partículas de la Universidad de Padua en Italia, no está de acuerdo con el enfoque de la organización en la FCC. “No creo que esto sea bueno para nuestra comunidad, por razones científicas y de otro tipo”. Lucchesi forma parte de un equipo que estudia una tecnología alternativa para futuros colisionadores basada en la colisión de haces de muones en lugar de electrones o protones.
Gianotti dijo que la construcción del FCC no impediría que el CERN contribuyera a un colisionador de muones, una instalación que un influyente panel de científicos estadounidenses dijo en diciembre. debe ser explorado. Los muones son mucho más masivos que los electrones, lo que permite colisiones de mayor energía. Pero nadie sabe todavía si es posible construir un colisionador de muones. “Por supuesto, ahora trabajaremos con nuestros colegas estadounidenses si planean construir un nuevo colisionador en Estados Unidos, pero es en un calendario totalmente diferente al de la FCC”, afirmó.
Algunos científicos sostienen que el costo de construir tales megacolisionadores supera sus beneficios, especialmente cuando la teoría no da una dirección clara sobre lo que podría descubrirse. “Es cierto que por el momento no tenemos una orientación teórica clara sobre lo que debemos buscar”, dijo Gianotti, pero afirmó que esto es un argumento a favor de construir una nueva máquina. “Los instrumentos nos permitirán dar un gran paso adelante para abordar la cuestión, diciéndonos también cuáles son las preguntas correctas”, afirmó.
Este artículo se reproduce con permiso y fue publicado por primera vez el 6 de febrero de 2024.