"El Colisionador de hadrones no entra en conflicto con la religión"
El profesor Gerardo Herrera, quien forma parte del grupo de científicos detrás del Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), respondió a las de preguntas de los lectores de BBC sobre el funcionamiento de la llamada "máquina de Dios" y las preocupaciones que ésta genera.
Desde que publicamos la convocatoria a esta entrevista interactiva con el investigador del departamento de Física del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados de México (CINVESTAV), el interés de nuestros lectores fue enorme, así como cantidad de interrogantes que llegaron a nuestra redacción.
El profesor Herrera respondió a varias de las decenas de preguntas de nuestros usuarios. No sólo del Colisionador, sino además sobre el Universo, la física, la materia oscura, el big bang y hasta la religión.
El Universo
La especulación es buena cuando se hace apegada a las leyes de la naturaleza y de la forma más rigurosa posible.
La física es una ciencia experimental y lo interesante de las especulaciones que se hagan sobre el Universo es que estén relacionadas a los experimentos.
Hay físicos teóricos que dicen que antes de este Universo existía otro; un grupo dice que no es posible; hay físicos que dicen que el Universo terminará por contraerse nuevamente y nacerá otro. Todas son especulaciones que se irán develando con más investigaciones.
Los científicos tratan de dar una explicación para los fenómenos que observan. En la ciencia nada es definitivo, sólo la duda. Las ideas han siempre cambiando y seguirán cambiando.
"Me preocupa la posibilidad de que seamos "tragados" por un agujero negroErnesto Pio Bazet, ArgentinaNo hay nada que temer"
Tenemos observaciones y de estas observaciones tratamos de construir algo coherente.
De acuerdo con lo que hemos podido medir y observar, pensamos que el Universo debió haber aparecido hace 13.700 millones de años de manera súbita en lo que hemos llamado Big Bang. Esto debió haber ocurrido así porque de otra manera no podríamos entender por qué vemos una serie de cosas.
Por sólo mencionar un ejemplo: se ha podido medir la temperatura del universo en todo el firmamento y esta medición muestra un cierta uniformidad que sólo se puede entender si el Universo se originó en un punto hace mucho tiempo.
Esto junto a otras observaciones nos hace pensar que el Universo se originó en un punto y que se ha venido expandiendo desde entonces.
"¿Cree usted en la existencia de Dios?Carlos González, VenezuelaSi creo o no en Dios es una pregunta que prefiero no responder"
Existe una gran cantidad de especulaciones teóricas sobre este y otros temas. Sin embargo mientras no tengamos la posibilidad de probar estas ideas en experimentos, quedaran sólo como especulaciones.
El LHC pondrá a prueba algunas ideas como la existencia de dimensiones extras. Si en el Universo en que vivimos existen más de las cuatro dimensiones conocidas (espacio-tiempo) es posible que la interacción de protones a muy alta energía produzca cierto tipo de partículas.
Los experimentos del Gran Colisionador de Hadrones podrían ver por primera vez estas partículas.
Si creo o no en Dios es una pregunta que prefiero no responder, es una cuestión muy personal que prefiero reservarme.
Lo que el ser humano ha venido haciendo es tratar de entender y explicar el Universo. Se ha valido de la ciencia con sus métodos experimentales de observación y medición.
" ¿La energía producida por la colisión de las partículas podría generar un terremoto?Mirtha Elizabeth Huerta, ChileNo, no tiene nada que ver una cosa con la otra"
Por otro lado, no debería entrar en conflicto en lo absoluto con las creencias de la gente.
Lo que no queremos los científicos es llegar a la respuesta tan pronto, que nos digamos la respuesta es que el Universo fue creado por Dios, los objetos caen porque Dios así lo quiere y los objetos son de tales y cuales colores porque Dios lo dispuso así. Sería una manera muy sencilla de abordar los problemas y nos cruzaríamos de brazos.
Los científicos queremos entender por qué las cosas se comportan como lo hacen, cuáles son las leyes de la naturaleza. Queda en cada persona creer o pensar que detrás de todo está un creador.
El Colisionador no debería, en ningún momento, entrar en conflicto con las creencias religiosas de cada persona.
El Colisionador de Hadrones
El LHC permitirá observar cómo era el Universo temprano. Los fenómenos que esta máquina permitirá estudiar nos darán mucha información sobre el origen del Universo.
El Gran Colisionador de Hadrones reproduce en pequeño lo que pensamos ocurrió hace 13.700 millones de años. Estrictamente hablando esto no es exactamente lo que ocurrió pues en aquel entonces, el espacio y el tiempo no existían. El espacio y el tiempo se crearon con la gran explosión. El LHC reproduce las condiciones del Universo temprano, pero en un espacio y un tiempo que ya existe.
Lo que observamos en las interacciones del LHC es que justo después de la colisión, la energía se expande en la forma de cuarks y gluones de manera parecida a lo que debió haber ocurrido unos microsegundos después de la gran explosión.
Luego esta radiación de cuarks y gluones se enfría como resultado de la expansión y en ese momento se hadroniza, es decir, los quarks y los gluones se confinan en bariones, mesones, leptones y fotones que son más familiares. Estos a su vez decaen en partículas más estables que llegan hasta nuestros detectores.
Todo este proceso debe ser estudiado con mucho cuidado pues en el transcurso de estas transformaciones ocurren los fenómenos que debieron estar presentes en el universo temprano.
"Los protones que viajan en el LHC lo hacen a una velocidad cercana a la de la luz"
Actualmente, pensamos que existen seis cuarks y seis leptones. Además creemos que existen unas partículas que se encargan de que estos cuarks y leptones interactúen entre sí.
Existen varias ideas de escalas más fundamentales a las que sólo podremos acceder con energías más altas en los experimentos.
Quizá el LHC encuentre una estructura más elemental y quizá en esta estructura el número de partículas elementales sea menor.
Actualmente una de las ideas teóricas más populares es la teoría de cuerdas que propone que todas las partículas conocidas (cuarks y leptones) en realidad son sólo diferentes modos de vibración de una pequeñísima cuerda. Esta sería pues la madre de todas las partículas que pensamos es elemental. Para saber si esto es realmente cierto será necesario tener información experimental.
"El Gran Colisionador es un tímido intento comparado con las colisiones que ocurren en nuestra atmósfera"
Los protones que viajan en el Gran Colisionador de Hadrones lo hacen a una velocidad cercana a la de la luz. De hecho, estos son acelerados hasta que llegan a 99.9999991 % la velocidad de la luz. Poner un 9 más a este porcentaje no es nada fácil, pues se requiere subir la energía de los protones que como dice la relatividad son cada vez más pesados.
La energía que existía en el punto de donde súbitamente surgió el Universo era enorme. La energía que tenemos en la colisión de protones en el Gran Colisionador es en realidad muy humilde en comparación.
Más aún, el Gran Colisionador es un tímido intento aun comparado con las colisiones que ocurren en nuestra atmósfera.
Materia oscura
Podría afectar mucho. De ahí la importancia del problema.
Si no sabemos de qué está hecho el Universo, nuestra actual visión del mismo podría cambiar cuando lo sepamos. En esto radica justamente la importancia de la pregunta y la importancia de un proyecto que podría dar respuestas.
Vale aclarar que del 96 por ciento de lo que no vemos en el Universo pensamos que sólo una parte es materia oscura. Los físicos hablan de energía oscura para el restante.
"La idea no es almacenar lo que se produce en la colisión de partículas, (sino) detectarlo"
Los experimentos del Gran Colisionador están preparados para detectar la presencia de esta materia. Los detectores han sido diseñados y construidos para ser sensibles a una gran variedad de fenómenos.
En estos experimentos la idea no es almacenar lo que se produce en la colisión de partículas. Lo que queremos es detectarlo, medir sus propiedades y entender lo más posible sobre ella.
Esta materia puede aparecer en forma de partículas que los físicos esperan ver por más razones: Serían la manifestación de una simetría en el Universo que los físicos quisieran tener en sus teorías.
Nuevas tecnologías
"Cuando Faraday hacía sus experimentos de electricidad se le consideraba como un poco infantil porque se trataba de cosas que no tenían ninguna utilidad"
Algunos ejemplos de los desarrollos tecnológicos que han sido consecuencia del proyecto LHC:
En 2001, se desarrolló un sensor de temperatura con fibra óptica capaz de medir temperaturas por debajo de 1,4 grados kelvin, es decir, temperaturas tan bajas como 271 grados centígrados y menos.
Este nuevo sensor remplaza a una tecnología más compleja y costosa.
También ese año, se desarrolló un cristal nuevo para detección de luz que podrá ser usado en PET (Positron Emission Thomography) aparatos que se encuentran actualmente en los hospitales y que permiten ver imágenes de los órganos de manera funcional.
La necesidad de analizar una gigantesca cantidad de datos que se registra en los experimentos llevo al CERN a desarrollar el concepto de GRID.
"Lo que el LHC hace es estudiar las leyes de la naturaleza"
Este es un concepto de cómputo distribuido que permite hacer más eficiente el análisis de datos y aumentar de manera extraordinaria la capacidad de cómputo.
El concepto ya se ha implementado en otras áreas. Así por ejemplo existe en Europa el proyecto MamoGrid que es una aplicación médica de almacenamiento y análisis de mamografías. El proyecto es una realidad.
En cuanto a los agujeros negros, si estos llegasen a producirse en las colisiones de protones lo más probable es que desaparezcan casi de inmediato dejando un montón de partículas que veremos en los detectores.
No seremos pues capaces de hacer mucho en las fracciones de femtosegundo que existirán estos objetos más allá de estudiar la huella que deje en nuestros detectores.
Por otro lado la idea es muy especulativa. En realidad no tenemos razones fuertes para creer que eso ocurrirá.
Lo que el LHC hace es estudiar las leyes de la naturaleza. Hay una gran cantidad de ideas que se están poniendo a prueba. El difícil predecir los descubrimientos que se puedan hacer.
"La nueva tecnología para tratar el cáncer (...) proviene de la radiación con protones, los mismos que usamos aquí para estudiar las colisiones"
Uno siempre pone el ejemplo de la electricidad. Cuando Michael Faraday hacía sus experimentos de electricidad en Inglaterra se le consideraba como un poco infantil porque se trataba de cosas que no tenía ninguna utilidad. De hecho, se cuenta que la reina le preguntó para qué servía eso que estudiaba llamado electricidad. Años después, vemos su importancia.
Predecir lo que puede ocurrir con los avances científicos es difícil. Lo que sí es seguro es que se abrirán nuevos caminos para la ciencia y la tecnología.
Una de las preguntas abiertas de la física moderna es: ¿por qué los objetos tienen masa, por qué se resisten al movimiento, por qué tienen un peso? Es una pregunta fundamental que se ha respondido con un formalismo en el que se plantea la existencia de un campo.
Uno se puede imaginar este campo como si se tratase de agua, de un medio en el que todo el Universo está inmerso y en el cual moverse cuesta trabajo porque hay que vencer la resistencia de este campo.
Este campo se manifiesta como una partícula, a la que se le ha dado el nombre de Higgs, en honor al físico inglés que lo propuso Peter Higgs.
"Una de las esperanzas de la humanidad para producir energía limpia ha sido por muchos años los reactores de fusión nuclear"
Las consecuencias en la vida diaria están relacionadas con los avances científicos y nuestra comprensión del Universo.
Precisamente, trabajamos en esto porque consideramos que justamente tiene una implicación enorme en todos estos problemas. No siempre la consecuencia es directa o inmediata en esos problemas.
Actualmente, la nueva tecnología para tratar el cáncer, especialmente los que se encuentran muy cerca del nervio óptico o de la espina dorsal, proviene de la radiación con protones, los mismos que usamos aquí para estudiar las colisiones.
"En los 13.700 millones de años que tiene el Universo, no se ha producido nada que se haya tragado a la tierra"
La tecnología que se desarrolló para hacer estos haces de protones, para estudiar la naturaleza, es la tecnología que se está utilizando para curar el cáncer. Se llama hadroterapia y hay proyectos que se llevan a cabo en Europa, Estados Unidos y Japón.
Una de las esperanzas de la humanidad para producir energía limpia ha sido por muchos años los reactores de fusión nuclear.
Los científicos buscan hacer lo contrario a lo que ocurre en los reactores nucleares, donde los núcleos se dividen y liberan energía. En el caso de los reactores de fusión nuclear, se busca unir los núcleos para liberar energía.
Estos reactores utilizan campos magnéticos para confinar un plasma y estos campos magnéticos se producen con elementos superconductores como los que se usan en LHC.
Es una de las tecnologías que desarrolló el Reactor de Fusión Nuclear y el CERN.
Preocupaciones
Hay varias razones por las cuales el LHC se debe mantener bajo tierra. Todas están relacionadas con medidas de seguridad.
En términos prácticos el LHC es una máquina que acelera protones a una energía muy alta y que, por lo tanto, genera radiación. Los objetos que se encuentran cercanos al haz o a los detectores son activados, por lo que es necesario tener precauciones para acceder a esos espacios, al túnel, a la caverna, y para manipular los materiales con los que se está trabajando.
El haz está circulando y aunque se tienen sistemas de control que mantienen al haz en su órbita no se puede descartar que en algún momento se pueda perder control y se salga de su órbita, lo cual podría ocasionar un daño a los equipos.
"Los físicos pensamos que todos los fenómenos en la naturaleza tienen algo en común que son las leyes de la naturaleza"
No, no tiene nada que ver una cosa con la otra.
No hay nada que temer. Lo que el LHC está haciendo es chocar protones e iones a muy alta energía, pero estás energías son muy pequeñas en comparación con lo que la naturaleza está haciendo continuamente en nuestro planeta, en otros planetas, en la atmosfera.
Hay una radiación cósmica que se produce en las estrellas, en los centros de las galaxias. Cada segundo, se están produciendo en nuestro planeta y en el Universo 10 mil millones de colisiones de este tipo (de las del experimento LHC).
Esas colisiones se producen constantemente y en los 13.700 millones de años que tiene el Universo, no se ha producido nada que se haya tragado a la tierra, ningún cataclismo.
Los físicos pensamos que todos los fenómenos en la naturaleza tienen algo en común que son las leyes de la naturaleza.
En los procesos que estudiamos, hay tres de las cuatro interacciones que conocemos de la naturaleza.
Una de ellas es la interacción nuclear y está presente en los procesos de los reactores nucleares, de las bombas nucleares o de los procesos que se dan internamente en el sol.
