El acelerador de partículas: el invento que nos permite explorar el universo invisible.

A simple vista, el universo parece estar formado por lo que podemos ver: planetas, estrellas, seres vivos, objetos cotidianos. Sin embargo, la materia que compone todo lo que existe está formada por partículas subatómicas invisibles al ojo humano. Para estudiarlas, la ciencia ha tenido que crear herramientas capaces de mirar más allá de lo microscópico.

Uno de los inventos más revolucionarios con este propósito es el acelerador de partículas, una máquina que ha permitido a los físicos descubrir las estructuras más fundamentales de la materia y recrear las condiciones que existieron justo después del Big Bang.

¿Qué es un acelerador de partículas?.

Un acelerador de partículas es un dispositivo que impulsa partículas cargadas, como protones o electrones, a velocidades cercanas a la de la luz. Luego las hace colisionar entre sí o contra otros blancos para observar el resultado de ese impacto.

En esas colisiones, se liberan enormes cantidades de energía que pueden dar lugar a nuevas partículas subatómicas o revelar comportamientos fundamentales que no podrían observarse de otra manera.

¿Cómo funciona un acelerador de partículas?.

Aunque existen muchos tipos de aceleradores, la mayoría se basan en los mismos principios físicos:

1. Fuente de partículas: se generan partículas como protones o electrones
2. Aceleración: las partículas son aceleradas mediante campos eléctricos y magnéticos
3. Colisión: las partículas chocan entre sí o contra un objetivo estacionario.
4. Detección: se usan detectores complejos para registrar los productos de la colisión.

Uno de los aceleradores más conocidos es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), ubicado en el laboratorio del CERN (Organización Europea para la Investigación Nuclear) cerca de Ginebra, Suiza. Con un perímetro de 27 kilómetros, el LHC es el acelerador más grande y potente del mundo.

¿Por qué son tan importantes estas colisiones?.

En cada colisión, los científicos buscan pistas sobre el comportamiento de la materia y las fuerzas fundamentales. Algunas de las preguntas que intentan responder son:

• ¿De qué está hecho el universo?

• ¿Cómo se originó la masa?

• ¿Existen dimensiones ocultas?

• ¿Qué ocurrió en los primeros instantes del Big Bang?

Un ejemplo clave fue el descubrimiento del bosón de Higgs en 2012, una partícula que confirma la teoría de cómo otras partículas obtienen su masa. Este hallazgo fue fundamental para completar el modelo estándar de la física de partículas.

Tipos de aceleradores.

Existen dos grandes tipos de aceleradores:

➤ Lineales (LINAC).

Aceleran partículas en línea recta. Son más compactos y se utilizan en laboratorios y hospitales (por ejemplo, en tratamientos de radioterapia).

➤ Circulares (como el LHC).

Aceleran partículas en trayectorias circulares mediante imanes superconductores. Permiten alcanzar energías mucho mayores y se usan para investigaciones de frontera en física.

Aplicaciones más allá de la física fundamental.

Aunque el objetivo principal de los aceleradores es el estudio del universo a nivel subatómico, también tienen aplicaciones prácticas muy diversas:

• Medicina: se usan en tratamientos de radioterapia contra el cáncer y en imágenes por tomografía PET.

• Industria: para esterilización de productos, análisis de materiales y control de calidad.

• Investigación de materiales: permiten estudiar la estructura interna de sustancias a nivel atómico.

Críticas y mitos comunes.

Cuando se inauguró el LHC, surgieron teorías conspirativas y miedos infundados, como la posibilidad de crear agujeros negros que destruirían la Tierra. Estas afirmaciones fueron científicamente refutadas.

La realidad es que los experimentos realizados en aceleradores son extremadamente seguros y están supervisados por equipos multidisciplinarios de expertos de todo el mundo.

Curiosidades sobre los aceleradores.

• El primer acelerador fue construido en 1930 por Ernest Lawrence, y medía apenas 10 centímetros.

• El LHC consume tanta energía como una ciudad pequeña durante su funcionamiento máximo.

• Los detectores de partículas, como ATLAS y CMS, son tan grandes como edificios y están ubicados a más de 100 metros bajo tierra.

❓Preguntas frecuentes.

¿Qué se hace en un acelerador de partículas?.
Se aceleran y colisionan partículas para estudiar la estructura de la materia y las leyes fundamentales del universo.

¿Cuál es el acelerador de partículas más importante del mundo?.
El Gran Colisionador de Hadrones (LHC), operado por el CERN en Europa.

¿Qué se descubrió gracias al acelerador del CERN?.
El bosón de Higgs, entre otros avances clave en física de partículas.

¿Son peligrosos los aceleradores de partículas?.
No. Están diseñados con estrictas normas de seguridad y los riesgos son mínimos.