La construcción de la máquina más grande del mundo divide a los físicos

Recientemente, la organización ha dado un paso adelante en el proyecto, en el que trabaja desde hace una década, al publicar un estudio de viabilidad técnica. Si finalmente es aprobada, la máquina se pondrá en marcha a partir de 2040 para estudiar con gran precisión el bosón de Higgs, la partícula descubierta en 2012 en el LHC que otorga masa a las demás y explica los orígenes del universo. Después, en 2070, entraría en una emocionante segunda fase con colisiones de protones a altas energías, ocho veces superiores a las que ahora consigue su 'hermano pequeño'. Superar esa frontera podría abrir la puerta a lo desconocido: revelar partículas nunca vistas, arrojar luz sobre la naturaleza de la materia oscura -la sustancia más abundante en el universo pero que nadie ha visto jamás- y, quizás, superar el modelo estándar, la teoría más aceptada sobre la física. En la presentación del estudio, la directora general del CERN, Fabiola Gianotti, sugirió que el FCC «podría convertirse en el instrumento más extraordinario jamás construido por la humanidad».

Un proyecto ambicioso que el CERN considera indispensable para posicionar a Europa a la cabeza de la física de partículas frente a China, que también prepara su propio acelerador circular, pero con el que no todos están de acuerdo. Los detractores creen que la construcción del gigante es un despilfarro. Su coste se estima en unos 27.000 millones de euros y todavía se desconoce cómo sería su financiación.

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Hace algunos meses, el Consejo del CERN envió un encuesta a la comunidad científica internacional para decidir la estrategia de la física de partículas. En nuestro país han participado más de mil investigadores y el resultado secunda el proyecto. España se posicionará a favor. La decisión final no se conocerá hasta 2027.

Juan Alcaraz, miembro del Comité de Política Científica (SPC) del CERN y que ha sido el investigador principal del proyecto CMS (uno de los experimentos del LHC) del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), es uno de los convencidos. «Tras el descubrimiento del bosón de Higgs y del valor de su masa, se puede decir que se conocen todos los parámetros del modelo estándar de la física. Sin embargo, se sabe que ese modelo es incompleto. Por ejemplo, no describe en absoluto la gravitación. Además, la existencia del Higgs plantea numerosos interrogantes que podrían ser resueltos con la existencia de nuevas partículas. Se trata de un 'territorio sin explorar' y la cantidad de modelos que se ofrecen como solución es grande: supersimetría (un nuevo marco teórico que predice que cada partícula conocida tiene una gemela desconocida), que existan interacciones 'invisibles'.... Para poder avanzar necesitamos un programa que no deje escapar ni una posibilidad. Y el FCC es la respuesta a esa necesidad», asegura.

En su primera fase, denominada FCC-ee, la máquina produciría millones de colisiones electrón-positrón, con el fin de observar desviaciones sutiles, una especie de gran 'factoría de Higgs'. También pretende explorar el quark top, la partícula elemental más pesada que se conoce, para lo que se requieren energías en torno a 380 Gev. Esa es la física que ya conocemos, pero en la segunda fase, llamada FCC-hh, las colisiones protón-protón a la mayor energía posible están destinadas a observar de forma directa nuevas partículas e interacciones. Si es que están ahí.

«En la frontera del conocimiento no se pueden garantizar resultados concretos. Exploramos nuevos territorios, en los que no existe la certeza de que la naturaleza se comporte de acuerdo a las teorías existentes. Es el caso de numerosos proyectos punteros: ondas gravitacionales, colisiones de neutrinos, observación de la aceleración de galaxias... Los resultados finales podrían ser la confirmación de lo que ya existe pero es absolutamente necesario explorarlo», dice Alcaraz. Para ello, «hay que realizar conexiones de muy alta energía. Solo es factible acelerar partículas con campos electromagnéticos y se necesitan distancias de kilómetros para alcanzar las energías deseadas».

Celso Martínez Rivero, representante español en el Comité Europeo Restringido para Futuros Aceleradores (rECFA), cree que esta gran infraestructura europea «será utilizada por miles de científicos de todos los países, generando conocimiento y riqueza durante décadas. El informe Draghi, de hecho, recomienda una fuerte inversión para mantener el liderazgo europeo en Física de Partículas, con el CERN como abanderado». Como expresa Carlos Escobar Ibáñez, del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), «la física de partículas es de las pocas cosas que Europa lidera en investigación. Sería una gran pérdida no seguir haciéndolo. Y para eso hace falta el FCC».

Según Alberto Ruiz Jiménez, profesor emérito del Instituto de Física de Cantabria y excoordinador de la Red Nacional de Futuros Aceleradores de Partícula, «toda la comunidad científica internacional, y la española en particular, está de acuerdo en la necesidad de una 'factoría de Higgs', pero hay otras opciones además del FCC, como un nuevo acelerador lineal electrón-positrón». Un acelerador lineal «tiene la ventaja de que con el tiempo puede ir incrementando la energía, o bien porque la tecnología mejora o porque se puede ir aumentando el túnel. Además, es más barato». Un documento de la Estrategia Europea de Física de Partículas establece el coste en al menos 8.300 millones de euros. Con los detectores asociados y la subidas de energía, alcanzaría los 12.000 millones. Su equivalente, el FCC-ee, se llevaría 15.000 millones. Alcaraz explica que un colisionador lineal permitiría explorar energías superiores a la fase FCC-ee, pero con precisiones más reducidas y sin ser capaz de llegar a las energías de la fase FCC-hh para observar partículas de masas aún no exploradas. Existe otra alternativa, un colisionador de muones (partículas como los electrones, pero de mayor masa), pero la tecnología para conseguirlo está aún en fases iniciales.

Ruiz Jiménez no alberga tantas esperanzas en la segunda fase del FCC: «Requiere un desarrollo tecnológico que no está demostrado, una mejora importante en los imanes superconductores y hacer previsiones para 2070 sin tener clara su necesidad. Supondría un gasto tan grande que otras actividades del CERN se verían afectadas. Y su gasto energético es mayor, un punto que con la crisis energética hay que analizar a fondo».

Aún más tajante se muestra Juan Collar, profesor de física en la Universidad de Chicago (EE.UU.): «El problema es de responsabilidad fiscal, combinado con la total ausencia de garantía de encontrar nada de interés. Lo que llamamos 'nueva física' bien podría no aparecer hasta órdenes y órdenes de magnitud más adelante, a energías que simplemente no sabemos cómo alcanzar, con cualquier tecnología imaginable. Un colega de la Universidad de Minnesota describió la situación perfectamente: 'Se quieren echar a cruzar el desierto y no saben qué anchura tiene'. Una excursión muy cara, a pagar por el contribuyente», advierte.

«No creo que a los físicos de alta energía les quede ninguna credibilidad para vender este trasto, después de las promesas rotas del LHC (después del Higgs, no ha tenido grandes descubrimientos). El Higgs estaba literalmente arrinconado y nadie dudaba de su existencia. El Tevatrón en Fermilab (en Illinois), explotado unos años más, también lo habría descubierto», dice el investigador. «Estamos observando el canto del cisne de la física de aceleradores tal y como la conocemos -augura-. La mejor propuesta sería una larga pausa para el desarrollo de tecnologías alternativas y menos costosas». A su juicio, «hay muchas otras maneras de practicar la física de particulas: en pequeñas mesas ópticas, con experimentos bajo tierra, con telescopios de neutrinos, observando los procesos energéticos del universo, en reactores nucleares y en aceleradores más pequeños y con mucho más rédito para la sociedad como las fuentes de espalación o de muones». Esas alternativas «no absorben todo el oxígeno de la habitación».

Collar dice que en EE.UU. se vive una situación similar con el experimento DUNE (un impresionante detector de neutrinos). Su justificación científica «es modesta y no podrá competir con la tecnología más simple y rápida de instalar del japonés Hyper-Kamiokande».

Los físicos de partículas «no sabemos cómo curar el cáncer. Debemos ordenar nuestras prioridades, conscientes de los medios limitados a nuestra disposición. Se han sobrepasado los límites y quizás sea hora de decir basta». Alcaraz, sin embargo, considera que renunciar al FCC sería como impedir los viajes de Cristóbal Colón porque no tenía garantías de llegar a las Indias.