Los físicos descartan la producción de agujeros negros peligrosos en el LHC

El LHC, Large Hadron Colider (Gran Colisionador de Hadrones) empieza a funcionar a pleno rendimiento mañana 10 de septiembre, aunque hasta el día 21 de este mes no se prevé la primera colisión.

La inmensa mayoría de la comunidad científica coincide en restar importancia a las teorías sobre la posible creación de un agujero negro que engulliría a la Tierra.

El 8 de agosto, el mayor acelerador de partículas del mundo, el Large Hadron Collider, cercano a Ginebra, Suiza, comenzó el proceso de lenta aceleración hacia la máxima potencia. Cuando su haz de protones esté funcionando a la suficiente velocidad y comiencen las colisiones, los científicos de todo el mundo podrán empezar por fin a obtener datos.

Las colisiones en el LHC pueden revelar nuevas pistas acerca del origen del universo, nuevas partículas, nuevas dimensiones y quizá una nueva Física que ni tan siquiera los teóricos hayan predicho. Pero, ¿serán las colisiones lo bastante poderosas como para crear pequeñas masas de partículas con un tirón gravitatorio tan fuerte que puedan “comer” más materia (un agujero negro microscópico)? Y, si es así, ¿podría semejante cosa crecer lo suficiente como para tragarse incluso la Tierra?

El hecho es que el LHC podría producir un pequeño y de vida extremadamente corta (léase inofensivo) agujero negro. Es un suceso poco probable, que sin embargo no deja de excitar a los físicos. No obstante, descartan la creación de un agujero negro estable (uno que tenga la oportunidad de crecer hasta convertirse en algo de lo que merezca la pena preocuparse) como algo más propio de la ciencia ficción que de la ciencia en sí.

Dos físicos realizaron recientemente un acercamiento práctico al asunto examinando ciertos fenómenos astrofísicos conocidos y empleando lo que los científicos ya saben acerca del Universo para determinar la probabilidad de que el LHC produzca agujeros negros estables en la Tierra.

Estos físicos son Steven Giddings, de la Universidad de California-Santa Bárbara, y Michelangelo Mangano, de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), que construyó el LHC. En su artículo, publicado el 18 de agosto de 2008 en la edición digital del Physical Review D, examinaron el “escenario extremadamente hipotético” de que el LHC creara agujeros negros, que fueran estables y que quedaran atrapados en la Tierra. ¿Estaríamos condenados? La respuesta es no.

Giddings comunicó a PhySorg.com que “Estudiamos minuciosamente, atravesando grandes penalidades, hasta las propuestas más estrafalarias de comportamiento de los agujeros negros, y concluimos que podíamos descartarlas con total tranquilidad. La razón básica es simple: la Naturaleza ha estado realizando este tipo de experimento durante miles de millones de años, no sólo en nuestro planeta y en el Sol, sino también en objetos mucho más densos, como las estrellas de neutrones y las enanas blancas. Sus enormes edades nos reafirman en que la Física no muestra el estrafalario comportamiento que sugieren los oponentes del LHC.”

El interior del LHC, durante su construcción. Crédito: Maximilien Brice, CERN

El primer argumento de Giddings y Mangano en contra de un LHC generador de agujeros negros estables es el hecho de que prácticamente todos los científicos están de acuerdo en que los agujeros negros se evaporan, emitiendo partículas, en lo que se denomina radiación Hawking, que recibe su nombre de Stephen Hawking, quien propuso el fenómeno y demostró el por qué de su existencia. Un ahujero negro microscópico sería consiguientemente muy inestable y desaparecería en la más mínima fracción de un segundo.

También nos recuerdan (en un argumento ya presentado anteriormente) que las colisiones del mismo calibre que aquellas que se van a producir en el LHC (en el rango del billón de electrón voltios) ocurren continuamente en la Tierra, cuando los rayos cósmicos del espacio profundo (protones de energías extremadamente altas) colisionan con las moléculas de la atmósfera. La conclusión lógica es que semejantes sucesos, de poder producir peligrosos agujeros negros estables, ya lo habrían hecho.

Pero, además, Giddings y Mangano consideran dos escenarios que no son tan simples: si un agujero negro estable creado en la atmósfera llevara carga, o si sería neutro. Ellos calculan que un agujero negro cargado producido por los rayos cósmicos no sería capaz de viajar muy lejos antes de que fuera descargado de energía por el material de la Tierra o ,si fuera muy energético, por el Sol. Si alguna vez se ha generado un agujero negro en nuestra atmósfera, nuestra propia existencia prueba que son seguros. En el LHC, un agujero negro probablemente tendría carga porque se habría producido por colisiones entre pares de quarks (los quarks tienen carga).

Pero si el agujero negro fuera neutro, estable y no emitiera radiación Hawking, la cosa sí sería preocupante. Giddings y Mangano examinan este escenario a pesar de que la escasa probabilidad de que ello ocurra es casi de cero, debido a que los científicos creen que la neutralización no podría ocurrir sin la emisión de radiación Hawking. La neutralización y la radiación Hawking están enlazadas intrincadamente, y si una se produjera, la otra también debería.

A través de páginas de análisis, demuestran que hay dos posibles casos de agujeros negros estables y neutros. Dependiendo de qué teorías físicas sobre dimensiones extra se correcta (hay teorías contrapuestas), podría darse un caso u otro.
El primer caso es el de un agujero negro microscópico estable y neutro de crecimiento lento. Si tal agujero negro se produjera en la Tierra o como resultado de las colisiones del LHC, su crecimiento tendría lugar en una escala de tiempo mayor que la vida natural del Sol. Eso significa que nuestra estrella se apagaría antes de que estuviéramos en peligro.

Esto deja el segundo caso, el del crecimiento más rápido que el tiempo de vida del Sol. Tales agujeros negros estables y neutros serían también creados por las colisiones de rayos cósmicos. Debido a esto, el artículo de Giddins y Mangano demuestra que en objetos mucho más densos que la Tierra y el Sol, tales como las enanas blancas y las estrellas de neutrones, que están al borde del colapso, serían destruidas por este tipo de agujeros negros. El simple hecho de que estas estrellas existan excluye el segundo caso.

Esto deja el primer caso como la única posibilidad de agujeros negros estables y neutros. Y, como Giddins nos recuerda, “la aplastante mayoría de la comunidad científica está de acuerdo en que semejantes escenarios son absurdos desde cualquier punto de vista.

La apuesta de 70€ de Stephen Hawking

Physorg.com informa de que el físico británico de 66 años de edad Stephen Hawking, ha apostado 70€ a que el LHC no será capaz de encontrar el boson de Higgs, también llamado la particula de Dios o el Santo Grial de la Física, por ser la única partícula que no ha sido detectada de las predichas por el modelo establecido. Hawking reconoce que el rango de energías en el que va a trabajar el experimento debería ser suficiente para detectarlo, pero considera que así la física se volvería más interesante, puesto que "habría que volver a pensar muchas cosas". De hecho, una parte importante de nuestra Física actual se demostraría errónea.

Enlaces:

Página del CERN

Página del LHC

Análisis de la seguridad del LHC en GenCiencia

Noticia original: Physorg.com traducido por ElSegundoLuz