En el CERN, la European Organization for Nuclear Research, se han realizado descubrimientos revolucionarios que han cambiado mucho de lo que sabíamos con respecto al cosmos y a la física. A continuación, cinco hallazgos que llegaron gracias al CERN.

El CERN es un centro de exploración científica que amplía los límites de nuestra comprensión del universo. Situado en la frontera entre Francia y Suiza, el CERN opera el Gran Colisionador de Hadrones (LHC, por sus siglas en ingles), el acelerador de partículas más potente del mundo.

El LHC ha desempeñado un papel decisivo en el avance de la física moderna, al permitir a los científicos recrear las condiciones existentes instantes después del Big Bang. Esta instalación ha dado lugar a descubrimientos revolucionarios que han modificado nuestra comprensión de las partículas y fuerzas fundamentales.

1. El bosón de Higgs

El bosón de Higgs, a menudo apodado la “partícula de Dios”, representa un descubrimiento monumental en la física de partículas. Propuesta por el físico Peter Higgs en 1964, esta esquiva partícula desempeña un papel crucial en el Modelo Estándar de la física de partículas.

Eventos del bosón de Higgs procedentes de colisiones entre protones en el LHC. Crédito de imagen: Wikimedia Commons

Es responsable de dar masa a otras partículas fundamentales a través de su interacción con el Campo de Higgs, un campo de energía invisible presente en todo el universo.

La confirmación de la existencia del bosón de Higgs en 2012 en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN fue un momento decisivo, que validó décadas de trabajo teórico y mejoró nuestra comprensión de cómo las partículas adquieren masa.

El descubrimiento del bosón de Higgs tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de la masa y la física de partículas. Al confirmar la existencia del campo de Higgs, los científicos pudieron comprender por qué algunas partículas tienen masa y otras, como los fotones, no.

Este descubrimiento no sólo consolidó el Modelo Estándar, sino que también abrió nuevas vías de investigación sobre la estructura fundamental de la materia. La masa del bosón de Higgs, de aproximadamente 126 gigaelectronvoltios (GeV), también proporcionó pistas sobre la estabilidad y evolución del universo.

Sin embargo, el descubrimiento del bosón de Higgs también sacó a la luz algunas implicaciones inquietantes. Una de las más significativas es el problema de la jerarquía.

Este problema surge porque la masa del Bosón de Higgs es mucho más ligera que las predicciones teóricas, lo que sugiere que puede haber nueva física más allá del Modelo Estándar.

Esta discrepancia plantea interrogantes sobre la posible inestabilidad del universo, ya que implica que éste podría encontrarse en un estado metaestable, tambaleándose al borde de una configuración más estable que podría alterar drásticamente su estructura.

La posibilidad de una nueva física más allá del Modelo Estándar es a la vez emocionante y aterradora. Sugiere que aún quedan aspectos desconocidos del universo por descubrir, lo que podría cambiar fundamentalmente nuestra comprensión de la realidad.

2. La materia oscura

La materia oscura, una misteriosa sustancia que constituye alrededor del 85% de la masa del universo, sigue siendo uno de los mayores misterios de la física moderna. A diferencia de la materia ordinaria, la materia oscura no emite, absorbe ni refleja luz, por lo que es invisible y detectable únicamente a través de sus efectos gravitatorios sobre la materia visible.

Materia oscura. Crédito de imagen: Forbes

Su existencia se dedujo por primera vez a partir de las velocidades de rotación de las galaxias, que no podían explicarse sólo con la materia visible. A pesar de su naturaleza misteriosa, la materia oscura desempeña un papel crucial en la formación y estructura del universo.

El CERN ha estado a la vanguardia del estudio de la materia oscura, empleando diversos métodos para desentrañar sus secretos. Uno de ellos es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), donde las colisiones de partículas de alta energía podrían producir partículas de materia oscura.

Los científicos buscan en estas colisiones la energía y el momento perdidos, que podrían indicar la presencia de materia oscura que escapa a la detección. Además, el CERN colabora con otros experimentos, como el Espectrómetro Magnético Alfa de la Estación Espacial Internacional, para buscar pruebas indirectas de la existencia de materia oscura.

Los peligros potenciales de descubrir la materia oscura son inquietantes. Comprender y manipular un componente tan fundamental del universo podría tener consecuencias imprevistas. Algunos científicos temen que el sondeo de la materia oscura pueda desestabilizar inadvertidamente las estructuras existentes o desencadenar fuerzas desconocidas.

La influencia de la materia oscura en la estructura y el destino del universo es significativa. Se cree que mantiene unidas a las galaxias y que su fuerza gravitatoria determina su formación y evolución.

Cualquier cambio en nuestra comprensión o interacción con la materia oscura podría afectar a nuestro conocimiento del pasado, presente y futuro del universo. El estudio de la materia oscura podría revelar nuevos conocimientos sobre si el universo seguirá expandiéndose o acabará colapsándose.

3. Dimensiones paralelas

Las dimensiones paralelas, un concepto que antes parecía confinado a la ciencia ficción, son ahora un área seria de estudio en la física teórica. La teoría de los multiversos sugiere que nuestro universo podría ser uno de tantos, cada uno con sus propias leyes físicas.

Dimensiones paralelas. Crédito de imagen: Public domain

Esta idea se basa en la teoría de cuerdas, que propone que las partículas son diminutas cuerdas vibrantes que pueden extenderse en múltiples dimensiones. Aunque estas dimensiones son imperceptibles para nosotros, podrían influir de forma sutil en el comportamiento de las partículas.

Los experimentos del CERN con el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) han proporcionado indicios de la existencia de dimensiones adicionales. Algunos modelos teóricos predicen que estas colisiones de alta energía podrían producir partículas que desaparecen en otras dimensiones, dejando tras de sí efectos mensurables como energía desaparecida o comportamientos inesperados de las partículas. Estas observaciones podrían ser la primera prueba de la existencia de dimensiones más allá de las tres conocidas.

Las implicaciones de descubrir dimensiones paralelas son a la vez emocionantes y aterradoras. Una conexión intrigante es el Efecto Mandela, un fenómeno por el que grandes grupos de personas recuerdan acontecimientos de forma diferente a como ocurrieron.

Algunos teóricos sugieren que estos falsos recuerdos colectivos podrían ser vislumbres de realidades alternativas que ocasionalmente se cruzan con la nuestra. Si existen dimensiones paralelas, podrían ofrecer una explicación a estas curiosas discrepancias, desafiando nuestra comprensión de la realidad.

La teoría del multiverso plantea cuestiones existenciales y filosóficas. Si existen múltiples dimensiones, ¿qué significa eso para nuestro lugar en el universo?

¿Existen otras versiones de nosotros mismos que viven vidas diferentes en realidades alternativas? La idea de que nuestro universo es sólo uno de tantos nos obliga a reconsiderar la singularidad de nuestra existencia y la naturaleza de la propia realidad.

4. El incidente Borski

El incidente Borski nos recuerda con crudeza los peligros inherentes a la física de altas energías. En 1978, Anatoli Bugorski, físico ruso, sufrió un terrible accidente mientras trabajaba en el Instituto de Física de Altas Energías de Protvino.

Crédito de imagen: CERN / knf.com

Mientras inspeccionaba un equipo averiado, Bugorski expuso accidentalmente su cabeza a un haz de protones. El haz entró por la parte posterior de su cabeza y salió cerca de su nariz, liberando una dosis de radiación muy superior a los niveles letales.

Las consecuencias inmediatas del incidente fueron alarmantes. Bugorski dijo haber visto un destello de luz “más brillante que mil soles”, pero no sintió dolor. Su cara se hinchó de forma espectacular y la piel de los puntos de entrada y salida del rayo se desprendió, revelando los daños.

Bugorski sobrevivió, pero los efectos a largo plazo fueron graves. Perdió la audición en el oído izquierdo y se le paralizó el lado izquierdo de la cara. A lo largo de los años, sufrió convulsiones y otros problemas neurológicos, lo que pone de manifiesto el impacto duradero de su exposición.

El incidente Borski subraya los peligros inherentes al trabajo con aceleradores de partículas de alta energía. Estas máquinas, aunque esenciales para avanzar en nuestra comprensión del universo, funcionan a niveles de energía que pueden plantear riesgos significativos para la salud humana.

La precisión y potencia necesarias para manipular partículas subatómicas hacen que incluso un pequeño error o fallo del equipo pueda tener consecuencias catastróficas. La experiencia de Bugorski es un ejemplo aleccionador de lo que puede ocurrir cuando fallan las medidas de seguridad.

Este incidente subraya la necesidad crítica de medidas y protocolos de seguridad estrictos en la investigación de la física de altas energías. Garantizar la seguridad de los científicos y técnicos que trabajan con aceleradores de partículas es primordial. Esto incluye una formación rigurosa, el mantenimiento periódico de los equipos y procedimientos de emergencia exhaustivos.

5. Perturbaciones en el campo magnético de la Tierra

En 2022, una perturbación inusual en el campo magnético de la Tierra captó la atención de científicos y público por igual. Esta anomalía, marcada por su duración e intensidad, suscitó preocupación por el posible impacto de los experimentos de alta energía realizados en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) del CERN.

Campo magnético terrestre, polos magnéticos y polos geográficos. Crédito de imagen: livescience.com

La perturbación fue lo suficientemente importante como para justificar una investigación exhaustiva sobre si las actividades del LHC podrían haber influido en este componente crítico del sistema de defensa natural de la Tierra.

El campo magnético de la Tierra, vital para proteger al planeta de los vientos solares y la radiación cósmica, experimentó una perturbación prolongada que sobresalió de las fluctuaciones típicas causadas por la actividad solar.

Científicos de diversos campos, entre ellos la geofísica y la física de partículas, colaboraron para analizar los datos del periodo de la anomalía. Examinaron los registros operativos del LHC en busca de eventos o experimentos inusuales que pudieran explicar la perturbación.

La investigación también exploró explicaciones alternativas, como acontecimientos solares extraordinarios o factores geológicos. Comprender el comportamiento del Sol y los procesos interiores de la Tierra era crucial para descartar causas naturales.

A pesar de la exhaustiva investigación, la relación exacta entre los experimentos del LHC y la perturbación del campo magnético sigue sin estar clara, lo que deja margen para el debate en curso y para nuevos estudios.

Plus:

En el CERN se ubica una estatua del dios Shiva, “el destructor”

Nataraja, Shiva Nataraja o Señor de la Danza, es la representación del dios hindú Shiva como el danzante divino.​ La representación puede ser en la forma una escultura en piedra o metal, o como un mural. El simbolismo y significado de esta imagen son complejos, profundos y dinámicos.

Estatua de Shiva en el CERN. Crédito de imagen: Peacearth / Wikimedia Commons

La postura de Nataraja hace referencia a “danza de la dicha furiosa” (Ananda Tandava) en donde Shiva se sostiene por lo general sometiendo a Apasmara con su pierna derecha mientras la izquierda se encuentra levantada y cruzada sobre la derecha, el torso erecto y los cuatro brazos en diferentes gestos.

Según el sitio web oficial del CERN, la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN, por sus siglas en inglés), la estatua es un regalo de la India para celebrar la asociación de una década del CERN con la India, que se inició en la década de 1960. (Lee más)

Conclusión

Los descubrimientos realizados en el Gran Colisionador de Hadrones del CERN han influido en nuestra comprensión del universo, ampliando los límites de la física de partículas y revelando implicaciones tanto apasionantes como inquietantes.

Desde la revolucionaria identificación del bosón de Higgs y la verdadera naturaleza de la materia oscura hasta los indicios de dimensiones paralelas, la investigación del CERN sigue desafiando y ampliando nuestra comprensión de la realidad.

Autor: Mystery Digger para Medium

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