viernes, 14 de julio de 2017

Breve (y sencilla) explicación sobre el hecho de que el LHC ha sido un experimento fallido

El Gran Colisionador de Hadrones (en inglés Large Hadron Collider, LHC) es un acelerador y colisionador de partículas ubicado en la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN), cerca de Ginebra.


Dentro del colisionador dos haces de protones son acelerados en sentidos opuestos hasta alcanzar el 99,99 % de la velocidad de la luz (0.999999991 veces para ser precisos), y se los hace chocar entre sí produciendo altísimas energías a escalas subatómicas. El LHC es el acelerador de partículas más grande y energético del mundo, y utiliza un túnel de 27 km de circunferencia.

La finalidad para la construcción del proyecto fue, a parte de encontrar experimentalmente al bosón de Higgs, lograr hallar nueva física más allá del modelo estándar. En concreto su costosa construcción se planificó para encontrar indicios de: los strangelets, los micro agujeros negros, el monopolo magnético, la existencia de partículas supersimétricas, detectar la existencia de dimensiones extras  (tal como predicen varios modelos inspirados por la Teoría de cuerdas), encontrar alguna pista sobre qué podría ser la materia oscura, encontrar nuevas violaciones de simetría entre la materia y la antimateria (y explicar por qué ocurren las que ya conocemos), intentar ayudar en el estudio de la teoría de la Gran Unificación entre la fuerza electrodébil y la fuerza nuclear fuerte, e intentar explicar la causa de que la fuerza de la gravedad sea tan débil en comparación al resto de las fuerzas fundamentales. En resumen: hallar indicios experimentales de física más allá del modelo estándar (establecido).

Pues bien, hablando como promete el título de este artículo con brevedad, el multimillonario experimento del CERN ha sido un demoledor fracaso sencillamente porque NO ha logrado ninguno de sus objetivos a parte de encontrar el, por otra parte esperado, bosón de Higgs.

Se estima que el coste total del proyecto ha sido de alrededor de 7.000 millones de euros, y que requiere para su funcionamiento de un consumo eléctrico diario comparable al de una ciudad entera. Pero además del coste de construcción, el LHC requiere de un coste anual de mantenimiento y explotación cercano a los 1.000 millones de euros.

Se puede estimar que el proyecto en su conjunto desde su planificación y aprobación en los presupuestos de 1995, ha supuesto un coste total cercano a los 15.000 millones de euros. ¿Y sabéis para qué? Pues sí, como podéis imaginar todo ese dinero y esfuerzo han servido para muy poco.

El descubrimiento del (esperado y dado teóricamente casi por seguro) bosón de Higgs ha sido el único "retorno" de la gran lista de objetivos que enumeramos arriba. Así pues, la meta fundamental del LHC, que no era encontrar el Higgs -como muchos creen- sino ayudar a encontrar alguna pista experimental (cualquiera) de nueva física fuera del modelo estándar de partículas, no se ha cumplido en absoluto a fecha de 2017 y con la máquina funcionando ya a su máxima potencia de 14 TeV.

¿Y ahora qué?

Pues ahora probablemente nada. Es muy complicado que sin una mínima pista sobre las energías a las que se puedan hallar evidencias experimentales de esta esperada nueva física, ningún estado vaya a construir un nuevo acelerador más potente que requeriría de una inversión de dimensiones colosales y que no tendría ninguna garantía de retorno experimental (y mucho menos tecnológico).

Se habla mucho actualmente, por ejemplo, sobre la posible construcción también en Ginebra de un nuevo acelerador de partículas con ¡un túnel de 100 km! que rodearía la ciudad entera de Ginebra y la montaña de el Salève, que utilizando unos poderosos (y astronómicamente caros) imanes superconductores permitirían energías de colisión de unos 100 TeV.

Seamos serios, este proyecto no se va a aprobar.

Si los poco más de 25 Km de túneles del LHC han costado la friolera de 15.000 millones de euros entre construcción y explotación, siendo MUY generosos (proponiendo un crecimiento de coste lineal y no exponencial como posiblemente sea el caso), este nuevo acelerador 4 veces más grande y potente que el LHC costaría en total (insisto, tirando por lo bajo) no menos de 60.000 millones de euros. Y si desde la planificación y la aprobación de los presupuestos del LHC en 1995, se tardó casi 17 años en lograr hacer a éste operativo, probablemente este nuevo acelerador tardaría (si seguimos tirando de una extrapolación lineal) ¡no menos de 50 años en poder entrar en funcionamiento!


Y todo además sin la seguridad de que a esos 100 TeV se vaya a encontrar finalmente indicios de nueva física. Es decir, sin la seguridad de retorno alguno. Cosa que no ocurrió, por ejemplo, con la aprobación del LHC hace casi 20 años, puesto que en ese caso se sabía desde el principio que como poco se hallaría (casi seguro) el bosón de Higgs (una partícula encuadrada tan firmemente dentro del modelo estándar que su no aparición casi habría sido imposible): pero hoy por hoy no se podría asegurar ("vender") ni eso. Los físicos no tienen en estos momentos nada que "vender" para buscar el dinero necesario para construir esta monstruosidad planificada. Y dudo mucho que la clase política (ni los ciudadanos en general con dos dedos de frente) vayan a permitir semejante "inversión" casi billonaria (y sin garantía de retorno alguno) habiendo tantos problemas más "mundanos" que resolver antes.

Se puede decir, a modo de resumen y pese que a mucho les pese, que el rotundo fracaso del LHC ha supuesto el final del estudio experimental de la física teórica mediante cada vez más grandes y potentes aceleradores de partículas. Habrá que hallar otra manera de experimentar con la materia, o sencillamente abandonar el estudio experimental a estos niveles energéticos y buscar otras formas de hacer física.

Un saludo, compañeros.

7 comentarios:

  1. Suelo estar bastante alineado con muchas de las opiniones que compartes en este blog y que me gusta seguir. Sin embargo, en esta ocasión no puedo estar más en desacuerdo.

    Vaya por delante el hecho de que no soy científico ni trabajador del CERN.

    El progreso científico se obtiene descifrando la forma en la que la naturaleza opera. Esto, en sí mismo no produce retorno más allá de la tremenda recompensa intelectual de hacer un hallazgo en cualquier área del conocimiento. Esto, no obstante, juega un papel imprescindible en la obtención de rendimientos económicos mediante el desarrollo de nuevas tecnologías.

    En los últimos años, el mundo académico se ha venido orientando a lo comercial, hasta el punto de otorgar presupuestos de investigación en función del impacto a corto plazo y reducidos tiempos de desarrollo de aplicaciones en el mercado. Mientras que es comprensible que se tengan que priorizar recursos limitados, creo que es un error caer en esto, principalmente por dos motivos:

    1) La innovación es en muchas ocasiones accidental. No podemos saber a priori cómo funciona la naturaleza, solo podemos plantear hipótesis y realizar experimentos para reajustar la hipótesis inicial. Esto es parte intrínseca del método científico.

    2) No debemos subvencionar el desarrollo que deberían hacer las empresas. De I+D, la comunidad científica debería hacer la I, las empresas la D. La labor de innovación es de inversión intensa y de incierto resultado. Si el riesgo de inversión fuese más bajo, lo harían empresas.

    Por ejemplo, pensemos en el caso de la relatividad general y el largo proceso de corroborar sus predicciones, hasta que cerca de 80 años más tarde de su publicación nos permite tener GPS en nuestros bolsillos. El científico no debería tener la presión de hacer de su trabajo algo rentable, sino comprender como funciona la naturaleza. El rédito económico llega tarde o temprano, la única certeza es que sin investigación no tenemos un futuro en el actual modelo del mundo.

    El mantenimiento anual del LHC, segun la cifra que das, costaría cerca de 5 euros a cada contribuyente de la UE cada año. A mi me parece que hay otras áreas de baja eficiencia que merecen más atención que el LHC :)

    Un saludo

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  2. Hola, Daniel.

    Antes de nada muchísimas gracias por tu comentario.

    En realidad estoy muy de acuerdo en general con lo que dices, pero creo que no llegas al fondo del asunto que he intentado tratar en este artículo: el LHC ha sido un experimento fallido en cuanto que su objetivo fundamental era encontar algún indicio experimental de física más allá del modelo estándar, y no ha conseguido nada en absoluto en este sentido.

    Podría haber salido bien, estoy de acuerdo. Pero no ha sido así. Y en esta entrada he intentado explicar de manera breve el porqué ha sido un fracaso y las consecuencias que este fracaso probablemente va a tener para el futuro experimental con aceleradores de alta energía.

    Un abrazo.

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  3. Decir que un experimento fracasó porque no se obtuvo el resultado esperado es una idiotez, los únicos experimentos que se pueden considerar fracaso son aquellos que no dan absolutamente ningún resultado, por ejemplo, el experimento de Michelson y Morley fue diseñado para determinar la velocidad relativa entre la tierra y el éter y a la vez probar la existencia de dicho éter (no me refiero a la substancia química usada como anestésico, si no sabes a que "éter" me refiero puedes googlear "éter luminifero") sin embargo el experimento no dio los resultados esperados por los científicos por al contrario demostró que la velocidad de la luz es constante sin importar en qué dirección se mida ¿se puede considerar esto un fracaso? claro que no, los datos obtenidos de dicho experimento fueron la base de la cual surgió la teoría de la relatividad especial de Albert Einstein, hubiera sido un fracaso si no hubieran podido medir la velocidad de la luz impidiéndole esto obtener cualquier dato útil

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  4. Hola, Carlos.

    Dices: "los únicos experimentos que se pueden considerar fracaso son aquellos que no dan absolutamente ningún resultado"

    Precisamente el LHC no ha dado ningún resultado relevante. Ese es el problema.

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  5. Si os interesa leer más sobre el tema desde una fuente independiente os propongo este interesante enlace:

    https://www.quantamagazine.org/what-no-new-particles-means-for-physics-20160809/?utm_content=buffer6d88a&utm_medium=social&utm_source=facebook.com&utm_campaign=buffer

    "Physicists at the Large Hadron Collider (LHC) in Europe have explored the properties of nature at higher energies than ever before, and they have found something profound: nothing new.

    It’s perhaps the one thing that no one predicted 30 years ago when the project was first conceived."

    Hay muchos físicos y científicos (y políticos, lo que es peor) que vienen comentado abiertamente ya este hecho evidente.

    La pregunta entonces es: con la que está cayendo desde el 2008 (grave crisis económica, Brexit, Trump, recortes, inestabilidad social por todas partes, una importante reinversión militar en las grandes potencias, etc.), ¿qué estado o estados se atreverán ahora a destinar millonarios fondos para otros 30 años en la construcción de algo más potente que el LHC con la posibilidad de que vuelva a pasar lo mismo y finalmente no se encuentre nada de nuevo?

    Dudo mucho que nadie vaya a invertir a partir de ahora tantos miles de millones con el miedo del precedente que el LHC ha supuesto en cuanto a que bien podría no retornar ninguno de los objetivos que se propongan sobre plano.

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    1. Comprendo la preocupación por futuras inversiones, pero precisamente por este motivo que necesitamos políticos que estén a la altura en el plano intelectual y ético, que sean capaces de vender una visión de qué tipo de país queremos ser, a ser posible involucrando investigación. No es casualidad que España esté como está en la actualidad. La alternativa a no invertir es ir a la cola de otros países y ser completamente dependientes en la mayoría de sectores estratégicos.

      No estamos escasos de problemas globales en los que trabajar, de los que por otra parte los seres humanos somos en gran medida culpables...

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    2. Claro, Daniel. Si no es cuestión de recortar en I+d, al contrario; se trata de potenciar la inversión en investigaciones y proyectos que sean rentables. En inversiones más inmediatas y prácticas. Por eso creo, y es lo que defiendo, que la época de los multi mil millonarios aceleradores de partículas ha llegado con este estrepitoso fracaso del LHC a su fin. Que tendremos que aprender a hacer física experimental de otro modo, y destinar todos esos fondos a investigaciones más prometedoras: fundamentalmente médicas y farmacológicas.

      Un saludo, amigo.

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