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CERN aprueba plan para construir al sucesor del Gran Colisionador de Hadrones

El CERN ha dado un paso importante hacia la construcción de un supercolisionador circular de 100 kilómetros para empujar la frontera de la física de alta energía.

La decisión fue aprobada por unanimidad por el Consejo del CERN el 19 de junio, tras la aprobación del plan por un panel independiente en marzo. La organización de física de partículas de Europa necesitará ayuda global para financiar el proyecto, que se espera que cueste al menos 21 mil millones de euros y sería un seguimiento del famoso Gran Colisionador de Hadrones. La nueva máquina colisionaría electrones con sus compañeros de antimateria, positrones, a mediados de siglo. El diseño, que se construirá en un túnel subterráneo cerca de la ubicación del CERN en Ginebra, Suiza, permitirá a los físicos estudiar las propiedades del bosón de Higgs y, más tarde, albergar una máquina aún más poderosa que colisionará protones y durará hasta la segunda mitad del siglo.

La aprobación aún tiene un visto bueno final. Pero significa que el CERN ahora puede hacer un esfuerzo sustancial en el diseño de un colisionador e investigar su viabilidad, al tiempo que avanza hacia los esfuerzos de investigación y desarrollo de diseños alternativos para el seguimiento del LHC, como un colisionador lineal de electrones-positrones o uno que acelere los muones . “Creo que es un día histórico para el CERN y la física de partículas, en Europa y más allá”, dijo la directora general del CERN, Fabiola Gianotti, después de la votación.

Esto es “claramente un punto de ramificación” para el laboratorio, dice el ex director general del CERN, Chris Llewellyn-Smith. Hasta hoy, varias otras opciones estaban sobre la mesa para un colisionador de próxima generación, pero el Consejo del CERN ha hecho una declaración unánime y sin ambigüedades. “Este es un paso importante para que los países de Europa digan ‘Sí, esto es lo que nos gustaría que suceda'”, dice Llewellyn-Smith, físico de la Universidad de Oxford, Reino Unido.

Dos etapas

La decisión viene en un documento aprobado hoy , llamado Actualización de la Estrategia Europea para la Física de Partículas. Describe dos etapas de desarrollo. Primero, el CERN construiría un colisionador con energías de colisión ajustadas para maximizar la producción de bosones de Higgs y comprender sus propiedades en detalle. En nuevo colisionador lleva por nombre Future Circular Collider (FCC).

Más adelante en el siglo, la primera máquina sería desmantelada y reemplazada por un destructor protón-protón. Eso alcanzaría energías de colisión de 100 teraelectronvoltios (TeV), en comparación con los 16 TeV del LHC, que también colisiona protones y actualmente es el acelerador más poderoso del mundo. Su objetivo sería buscar nuevas partículas o fuerzas de la naturaleza y extender o reemplazar el modelo estándar actual de física de partículas. Gran parte de la tecnología que requerirá la máquina final aún no se ha desarrollado, y será objeto de un intenso estudio en las próximas décadas.

“Esta es una estrategia muy ambiciosa, que describe un futuro brillante para Europa y para el CERN con un enfoque prudente y gradual”, dijo Gianotti.

“Creo que ciertamente esta es la dirección correcta a seguir”, dice Yifang Wang, quien dirige el Instituto de Física de Alta Energía (IHEP) de la Academia de Ciencias de China en Beijing. La nueva máquina propuesta por el CERN es similar en concepto a una propuesta que Wang encabezó para un colisionador chino, a raíz del descubrimiento del LHC del bosón de Higgs en 2012. Al igual que la estrategia ahora oficial del CERN, la propuesta de Wang también incluía la posibilidad de organizar un colisionador de protones en una segunda etapa, siguiendo el modelo del LHC (el anillo LHC de 27 kilómetros ocupa el túnel que albergó el Gran colisionador de electrones y positrones del CERN en la década de 1990). La decisión del CERN “es la confirmación de que nuestra elección fue la correcta”, dice Wang.

Si bien respalda completamente un colisionador circular CERN, la estrategia también exige que la organización explore la participación en un Colisionador Lineal Internacional separado, una idea más antigua que los físicos han mantenido con vida en Japón. Hitoshi Yamamoto, físico de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, dice que el respaldo es alentador. “Creo que las condiciones para que la ILC avance al siguiente paso en Japón y también a nivel mundial ahora están firmemente establecidas”.

Tour de financiamiento

La estrategia del CERN prevé que 2038 sea el comienzo de la construcción del nuevo túnel de 100 kilómetros y el colisionador de electrones-positrones. Hasta entonces, el laboratorio continuará operando una versión mejorada de su colisionador actual llamado High Luminosity LHC, que actualmente se encuentra en construcción.

Pero antes de que el CERN pueda comenzar a construir su nueva máquina, tendrá que buscar nuevos fondos más allá del presupuesto regular que recibe de los estados miembros. Llewellyn-Smith dice que los países fuera de Europa, incluidos Estados Unidos, China y Japón podrían necesitar unirse al CERN para formar una nueva organización global. “Es casi seguro que necesitará una nueva estructura”, dice.

El costoso plan tiene detractores, incluso en la comunidad de la física. Sabine Hossenfelder, física teórica del Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt en Alemania, se ha convertido en una crítica del proyecto porque, argumenta, medir las propiedades de las partículas conocidas, está lejos de estar garantizada. “Todavía creo que no es una buena idea”, dice Hossenfelder. “Estamos hablando de decenas de miles de millones. y no hay garantía de que esto lleve a descubrimientos innovadores”. Hossenfelder argumenta que el CERN debe enfocarse en mejorar la tecnología para que los futuros colisionadores puedan construirse mejor, por menos dinero, en lugar de simplemente hacerse cada vez más grandes.

Hossenfelder cree que ese dinero se gastaría mejor en combatir el cambio climático.

El nuevo colisionador estará en territorio desconocido, dice Tara Shears, física de la Universidad de Liverpool, Reino Unido. Si bien el LHC tenía un objetivo claro para buscar el bosón de Higgs, así como las razones bien motivadas de los teóricos para creer que podría haber nuevas partículas en el rango de masas que podría explorar, la situación ahora es diferente. “No tenemos una predicción equivalente sólida como una roca ahora, y eso hace que saber dónde y cómo buscar respuestas sea más desafiante y de mayor riesgo”.

Aún así, dice, “sabemos que la única forma de encontrar respuestas es mediante la experimentación y el único lugar para encontrarlas es donde aún no hemos podido buscar”.

Con información de: Nature

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By  Alcanzando el Conocimiento

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