Este no es el momento adecuado para un acelerador de partículas más grande. Pero el CERN, el centro europeo de física con sede en Ginebra, Suiza, tiene planes, grandes planes. La instalación de física de partículas más grande del mundo, que actualmente ejecuta el colisionador de partículas más grande del mundo, ha anunciado su objetivo de construir una máquina aún más grande, como se reveló en una conferencia de prensa y un comunicado de hoy.
Con eso, El CERN ha decidido que quiere seguir adelante con el primer paso de un plan para el Future Circular Collider (FCC), alojado en un túnel en forma de anillo de 100 kilómetros, o un poco más de 60 millas, de circunferencia. Esta máquina podría finalmente alcanzar energías de colisión de 100 tera-electron-voltios, aproximadamente seis veces la energía de colisión del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en funcionamiento. Al alcanzar energías sin precedentes, el nuevo colisionador permitiría una mirada más profunda a la estructura de la materia y ofrecería la posibilidad de encontrar nuevas partículas.
Aún no está claro si la visión completa llegará a existir. Pero el CERN ha anunciado que es de «alta prioridad» para la organización dar el primer paso en el camino hacia la FCC: encontrar un sitio adecuado para el túnel y construir una máquina para colisionar electrones y positrones a energías similares a las del LHC. (que, sin embargo, usa protones sobre protones). La decisión de si el CERN avanzará hacia las colisiones de alta energía entre protones solo vendrá después de varios años más de estudio y deliberación.
Este primer paso también se ha denominado una «fábrica de Higgs», porque está especialmente diseñada para producir grandes cantidades de bosones de Higgs. El bosón de Higgs, descubierto en el CERN en 2012, fue la última partícula que faltaba en el Modelo Estándar de física de partículas. Con la nueva máquina, los físicos de partículas quieren medir sus propiedades, y las propiedades de algunas partículas descubiertas previamente, con más detalle. (Japón está considerando construir un colisionador lineal con un propósito similar al de la fábrica de Higgs del CERN, pero el comité que trabaja en la idea no tomó una decisión definitiva en su informe del año pasado. China está considerando un colisionador circular similar en alcance y tamaño al plan completo de la FCC del CERN. , pero no se espera una decisión hasta el próximo año).
Pero el plan del CERN, si se ejecuta por completo, costaría decenas de miles de millones de dólares. No se dispone de cifras exactas porque las estimaciones presupuestarias presentadas por el CERN generalmente no incluyen el costo de operación. Siguiendo los costos de funcionamiento del Gran Colisionador de Hadrones, esos costos para el nuevo colisionador probablemente ascenderían a al menos $ 1 mil millones por año. Para una instalación que puede operar durante 20 años o más, esto es comparable a los costos de construcción.
Estos son números asombrosos, sin duda. De hecho, los colisionadores de partículas son actualmente los experimentos físicos más costosos que existen. Su precio es más alto que el de incluso el siguiente tipo de experimentos más costosos, los telescopios en misiones satelitales.
La razón principal por la que el costo es tan alto es que, desde la década de 1990, solo ha habido incrementos Mejoras en la tecnología de colisionadores. Como consecuencia, la única forma de alcanzar energías más altas hoy en día es construyendo máquinas más grandes. Es el tamaño físico puro (los túneles largos, los muchos imanes que se necesitan para llenarlo y toda la gente necesaria para hacerlo) lo que hace que los colisionadores de partículas sean tan costosos.
Pero aunque el costo de estos colisionadores se ha disparado, su relevancia ha disminuido. Cuando los físicos empezaron a construir colisionadores en la década de 1940, no tenían un inventario completo de partículas elementales y lo sabían. Nuevas mediciones trajeron nuevos rompecabezas y construyeron colisionadores más grandes hasta que, en 2012, la imagen estaba completa. El modelo estándar todavía tiene algunos cabos sueltos, pero probarlos experimentalmente requeriría energías al menos diez mil millones de veces más altas de lo que incluso la FCC podría probar. Por lo tanto, el caso científico para un próximo colisionador más grande es actualmente escaso.
Por supuesto, es posible que un próximo colisionador más grande sea un descubrimiento revolucionario. Algunos físicos esperan, por ejemplo, que pueda ofrecer pistas sobre la naturaleza de la materia oscura o la energía oscura.
Sí, se puede esperar. Pero no hay ninguna razón por la que las partículas que componen la materia oscura o la energía oscura deban aparecer en el rango de energía del nuevo dispositivo. Y eso asumiendo que son partículas para empezar, de las que no hay evidencia. Incluso si son partículas, además, las colisiones de alta energía pueden no ser la mejor manera de buscarlas. Las partículas que interactúan débilmente con masas pequeñas, por ejemplo, no son algo que uno busque con grandes colisionadores.
Y hay tipos de experimentos completamente diferentes que podrían conducir a avances a costos mucho menores, como mediciones de alta precisión a bajas energías o aumentando las masas de los objetos en estados cuánticos.Ir a energías superiores no es la única forma de avanzar en los fundamentos de la física; es simplemente el más caro.
En esta situación, los físicos de partículas deberían centrarse en desarrollar nuevas tecnologías que podrían traer colisionadores de regreso a un rango de precio razonable y evitar la excavación de más túneles. La tecnología más prometedora en el horizonte es un nuevo tipo de aceleración de «campo de estela» que podría reducir drásticamente la distancia necesaria para acelerar las partículas y, por lo tanto, reducir el tamaño de los colisionadores. Otra tecnología revolucionaria serían los superconductores de temperatura ambiente que podrían Hacer que los potentes imanes en los que confían los colisionadores sean más eficientes y asequibles.
Examinar estas nuevas tecnologías también se encuentra entre las prioridades del CERN. Pero, como revela la actualización de la estrategia, los físicos de partículas no se han dado cuenta de su nueva realidad. colisionadores de partículas más grandes ha seguido su curso. Actualmente, tiene poco retorno científico de la inversión y, al mismo tiempo, casi ninguna relevancia social. Los grandes proyectos científicos tienden a beneficiar en general a la educación y la infraestructura, pero esto no es específico de los colisionadores de partículas. esos efectos secundarios son lo que realmente nos interesan, entonces al menos deberíamos invertir nuestro dinero en investigación científica con relevancia social.
Por qué, f o, por ejemplo, ¿todavía no tenemos un centro internacional de predicciones climáticas, que según las estimaciones actuales costaría «sólo» mil millones de dólares repartidos en 10 años? Eso es cacahuete en comparación con lo que absorbe la física de partículas, pero mucho más importante. ¿O por qué, es posible que se haya preguntado recientemente, no tenemos un centro de modelado de epidemias?
Es porque se entregan demasiados fondos para la ciencia sobre la base de la inercia. En el siglo pasado, la física de partículas se ha convertido en una comunidad grande, muy influyente y bien conectada. Continuarán construyendo colisionadores de partículas más grandes mientras puedan, simplemente porque eso es lo que hacen los físicos de partículas, tenga sentido o no.
Ya es hora de que la sociedad adopte un enfoque más inteligente para financiar grandes proyectos científicos. que continuar dando dinero a aquellos a quienes les han dado dinero anteriormente. Tenemos problemas más grandes que medir el siguiente dígito de la masa del bosón de Higgs.