Usar agujeros negros como supercolisionadores de partículas: la propuesta de un estudio para ahorrar tiempo y recursos
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en inglés), el acelerador de partículas más grande del mundo, tardó casi 30 años en materializarse. Su costo total, considerando la fabricación y mantenimiento, se estima en 10,000 millones de dólares. Hay planes para crear otro tres veces más grande, aunque la estructura alcanzará su pico de operaciones hasta 2070 y requerirá una inversión de, al menos, 30,000 millones de dólares. Los políticos de la actualidad debaten sobre la aprobación de otra obra de tales proporciones en nombre de la ciencia. Durante las siguientes décadas, el estudio de la física de partículas tendrá que adaptarse a las capacidades del LHC y de otros aceleradores de menor escala.
O quizá no. Un equipo de científicos de la Universidad Johns Hopkins explora la posibilidad de aprovechar la actividad de agujeros negros para simular supercolisionadores de partículas y, con ello, abordar la física detrás de la materia oscura y otros elementos esquivos que dan forma al universo. La propuesta ofrece una alternativa para el estudio, frente a la tendencia global de recortes a los presupuestos científicos, y que no se esperaría decenas de años hasta el «siguiente gran colisionador de partículas».
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Una clase de rozamiento de átomos de plomo permite que pierda tres protones, lo necesario para transformarlos en oro.
Colisionadores de partículas gratuitos
El LHC acelera dos haces de protones en direcciones opuestas a lo largo de un túnel circular de 27 kilómetros, hasta que alcanzan velocidades cercanas a la de la luz. Cuando los grupos de partículas chocan entre sí, pueden liberar al entorno nuevos y efímeros componentes que los científicos estudian con sofisticados sensores. Gracias a uno de estos procedimientos fue que se confirmó la existencia del bosón de Higgs, apodado “la partícula de Dios”.
En los agujeros negros supermasivos que residen en el centro de las galaxias, en teoría ocurre lo mismo. Los protones orbitan la estructura a velocidades extremadamente altas. Muchos de ellos caen hacia el horizonte de sucesos. Sin embargo, también una porción de ellos sale disparado a velocidades relativistas. Para los científicos Andrew Mummery y Joseph Silk, autores del estudio, en esta clase de eventos pueden encontrarse los mismos resultados o incluso mejores que los obtenidos en un colisionador fabricado por el ser humano, sin la necesidad de invertir miles de millones de dólares o esperar 40 años.
En el estudio publicado en Physical Review Journals, los científicos analizaron el escenario en el que partículas en caída libre alrededor de un fenómeno gravitacional pueden emitir señales reveladoras de nueva física. Los cálculos indicaron que, por un lado, la probabilidad de tales eventos no es tan baja y, por el otro, que los sensores necesarios para detectarlos ya operan en observatorios dedicados al registro de supernovas y otras colisiones cósmicas.
Nos reunimos con el eminente científico de Cambridge. Nos habló de los grandes retos de la disciplina científica y de cómo podemos afrontarlos.
«Los agujeros negros pueden generar estas partículas mediante colisiones de protones de alta energía, podríamos obtener una señal en la Tierra, alguna partícula de muy alta energía pasando rápidamente por nuestros detectores. Eso constituiría la evidencia de un novedoso colisionador de partículas dentro de los objetos más misteriosos del universo, alcanzando energías inalcanzables en cualquier acelerador terrestre. Veríamos algo con una firma extraña que posiblemente proporcione evidencia de materia oscura, lo cual es un poco más complejo, pero es posible”, contó Silk.
La necesidad de tener aceleradores de partículas más grandes y potentes
Aunque el Gran Colisionador de Hadrones ha sido fundamental para confirmar aspectos clave del Modelo Estándar de la física de partículas, desde el descubrimiento del bosón de Higgs, no se han obtenido nuevos hallazgos sobresalientes. Las naciones financiadoras se han desesperado ante la ausencia descubrimientos innovadores. Ante ello, la comunidad de investigadores ha enfatizado que es necesario una nueva máquina aceleradora, aún más grande, para mejorar la sensibilidad de los experimentos y así identificar esas esquivas partículas.
El Futuro Colisionador Circular requerirá de la inversión sostenida de todos los integrantes de la Unión Europea durante las próximas décadas. Antes de iniciar su construcción, todos los miembros deben estar de acuerdo con la iniciativa. Por lo tanto, su construcción no es un hecho y podría atrasarse mucho más de la cuenta. Sin embargo, con esta nueva propuesta, los interesados en la física de partículas no tendrían que esperar hasta 2070 para obtener resultados superiores; bastaría con estudiar el comportamiento de los agujeros negros supermasivos para vislumbrar nuevos fenómenos.