El gran colisionador de Hadrones (LHC) (II)

Algunas preguntas sin respuesta

¿Por qué el LHC?

El LHC fue construido para ayudar a los científicos a responder a ciertas preguntas esenciales de la física de las partículas para las que todavía no hay respuesta. La energía sin precedentes que alcanzará podría incluso revelar resultados completamente inesperados.

Simulación de un evento de Higgs durante una colisión protón-protón.

Crédito de la imagen: CERN - (pulsar sobre la imagen para ampliarla)

A lo largo de los últimos decenios, los físicos han podido describir cada vez con más precisión las partículas fundamentales que constituyen el Universo, así como sus interacciones. Esta comprensión del Universo constituye el modelo standard de la física de partículas. Pero tal modelo presenta fallos y no lo explica todo. Para llenar esas lagunas, los científicos necesitan datos experimentales y el LHC les permitirá superar la siguiente etapa.

La obra inacabada de Newton: ¿qué es la masa?

¿De dónde procede la masa? ¿Por qué esas minúsculas partículas tienen su propia masa? La pregunta ha sido objeto de debates.

La explicación más plausible podría ser el papel del bosón de Higgs, una partícula esencial para la coherencia del modelo standard. Teorizada por primera vez en 1964, esta partícula nunca ha sido observada hasta ahora.

Los experimentos ATLAS y CMS buscarán las señales de esta partícula.

Un problema invisible: ¿de qué está constituido el 96% del Universo?

Todo lo que vemos en el Universo, desde las hormigas hasta las galaxias, está constituido por partículas ordinarias. Esas partículas se denominan colectivamente materia, y forman el 4% del Universo. Se cree que el resto del Universo está constituido por materia negra y energía oscura, pero por desgracia éstas son difíciles de detectar y de estudiar si no es a través de las fuerzas gravitacionales que ejercen. La exploración de la naturaleza de la materia negra y de la energía oscura es, hoy por hoy, uno de los mayores desafíos de la física de partículas y de la cosmología.

Los experimentos ATLAS y CMS buscarán partículas supersimétricas a fin de ensayar una hipótesis plausible sobre la naturaleza de la materia negra.

El favoritismo de la Naturaleza: ¿por qué no hay más antimateria?

Vivimos en un mundo hecho de materia; todo en el Universo, incluidos nosotros, está constituido por materia. La antimateria es como la hermana gemela de la materia, pero con una carga eléctrica opuesta. Durante el Big Bang que marcó el nacimiento del Universo, debieron producirse materia y antimateria en cantidades iguales. No obstante, cuando las partículas de materia y de antimateria se encuentran, se aniquilan mutuamente y se transforman en energía. De una forma u otra, una ínfima fracción de materia debió persistir para formar el Universo en el cual vivimos hoy, y en el que prácticamente no subsiste antimateria. ¿Por qué la Naturaleza parece tener preferencia por la materia en detrimento de la antimateria?
El experimento LHCb buscará las diferencias entre materia y antimateria y contribuirá a responder a esta pregunta. Experimentos precedentes ya revelaron una ligera diferencia de comportamiento, pero lo que se ha observado hasta hoy está lejos de ser suficiente para explicar el aparente desequilibrio materia-antimateria en el Universo.

Los secretos del Big Bang: ¿qué aspecto tenía la materia en los primeros instantes del Universo?

La materia podría tener como punto de origen un cóctel caliente y denso de partículas fundamentales, formado una fracción de segundo después del Big Bang. Los físicos creen que en aquel instante había más tipos de partículas fundamentales que las que quedan hoy. A fin de estudiar las partículas que ya no existen, el experimento ALICE utilizará el LHC para recrear condiciones similares a las que reinaban justo después del Big Bang. El detector ALICE ha sido especialmente concebido para analizar un estado particular de la materia, denominado plasma de quarks y de gluones, que se cree existió justo después de la creación del Universo.

Mundos ocultos: ¿existen verdaderamente otras dimensiones?

Einstein demostró que las tres dimensiones del espacio están ligadas al tiempo. Teorías más recientes proponen la existencia de otras dimensiones espaciales ocultas; la teoría de las cuerdas, por ejemplo, postula la existencia de seis dimensiones espaciales suplementarias que todavía no habrían sido observadas nunca. Podrían ser detectadas a energías muy altas, y por esa razón los datos recogidos por todos los detectores serán cuidadosamente analizados a fin de no pasar por alto ningún indicio de otras dimensiones.

Traducido del francés para Astroseti.org por Marisa Raich

Otros capítulos de esta serie:

1. El gran colisionador de hadrones (LHC) (I)
2. El gran colisionador de Hadrones (LHC) (II)
3. El gran colisionador de hadrones (LHC) (III)
4. El gran colisionador de Hadrones (LHC) (IV)
5. El gran colisionador de hadrones (LHC) (V)
6. El gran colisionador de hadrones (LHC) (VI)
7. El gran colisionador de hadrones (LHC) (VII)
8. El gran colisionador de Hadrones (LHC) (VIII)
9. El gran colisionador de Hadrones (LHC) (IX)
10. El gran colisionador de hadrones (LHC) (X)
11. El gran colisionador de hadrones (LHC) (XI)
12. El gran colisionador de hadrones (LHC) (XII)
13. El gran colisionador de hadrones (LHC) (XIII)
14. El gran colisionador de hadrones (LHC) (y XIV)

Enlace original: http://public.web.cern.ch/Public/fr/LHC/WhyLHC-fr.html

Vía: astroseti