El CERN necesitará ayuda mundial para el proyecto, que se espera que cueste al menos 21 mil millones de euros y sería el sucesor del famoso Gran Colisionador de Hadrones (LHC)
Después de casi dos años de discusión y deliberación, el Consejo del CERN anunció hoy que ha actualizado la estrategia que guiará el futuro de la física de partículas en Europa dentro del panorama global de la física de partículas. Presentadas durante la parte abierta de la reunión del Consejo, celebrada de forma remota debido a la actual pandemia de COVID-19, las recomendaciones destacan el impacto científico de la física de partículas, así como su capital tecnológico, social y humano.
La decisión fue aprobada por unanimidad por el Consejo del CERN, el órgano rector de la organización, el 19 de junio, tras la aprobación del plan por un panel independiente en marzo. La nueva máquina estaría colisionando electrones con sus compañeros de antimateria, positrones, a mediados de siglo. El nuevo acelerador se construirá en un túnel subterráneo cerca de la ubicación del LHC y permitirá a los físicos estudiar las propiedades del bosón de Higgs y, más tarde, albergar una máquina aún más poderosa que colisionará protones.
A falta de conseguir financiamiento, el CERN ahora puede hacer un esfuerzo sustancial en el diseño del colisionador e investigar su viabilidad, y dejar en un segundo plano los diseños alternativos al LHC, como un colisionador lineal de electrones-positrones, o uno que acelere los muones . "Creo que es un día histórico para el CERN y la física de partículas, en Europa y más allá", dijo el director general del CERN, Fabiola Gianotti, al consejo después de la votación.
Hasta hoy, había varias opciones sobre la mesa para un colisionador de próxima generación, pero el Consejo del CERN ha hecho una declaración unánime y sin ambigüedades. "Este es un paso importante, hacer que los países de Europa digan 'Sí, esto es lo que nos gustaría que suceda'", dice Llewellyn Smith, físico de la Universidad de Oxford, Reino Unido.
Como primera etapa del desarrollo, el CERN construiría un colisionador electrón-positrón con energías de colisión ajustadas para maximizar la producción de bosones de Higgs y comprender sus propiedades en detalle.
Más adelante en el siglo, la primera máquina sería desmantelada y reemplazada por un destructor protón-protón. Eso alcanzaría energías de colisión de 100 teraelectronvoltios (TeV), en comparación con los 14 TeV del LHC, que también colisiona protones y actualmente es el acelerador más poderoso del mundo. Su objetivo sería buscar nuevas partículas o fuerzas de la naturaleza y extender o reemplazar el modelo estándar actual de física de partículas. Gran parte de la tecnología que requerirá la máquina final aún no se ha desarrollado, y será objeto de un intenso estudio en las próximas décadas.
"Esta es una estrategia muy ambiciosa, que describe un futuro brillante para Europa y para el CERN con un enfoque prudente y gradual", dijo Gianotti.
"Creo que ciertamente esta es la dirección correcta a seguir", dice Yifang Wang, quien dirige el Instituto de Física de Alta Energía (IHEP) de la Academia de Ciencias de China en Beijing. La nueva máquina propuesta por el CERN es similar en concepto a una propuesta que Wang encabezó para un colisionador electrónico de positrones, a raíz del descubrimiento del LHC del bosón de Higgs en 2012. Al igual que la estrategia oficial del CERN, la propuesta de Wang también incluyó la posibilidad de albergar un colisionador de protones en una segunda etapa, siguiendo el modelo del LHC (el anillo LHC de 27 kilómetros ocupa el túnel que albergó el Gran colisionador de electrones y positrones del CERN en la década de 1990). La decisión del CERN "es la confirmación de que nuestra elección fue la correcta", dice Wang.
Si bien respalda completamente un colisionador circular CERN, la estrategia también exige que la organización explore la participación en un Colisionador Lineal Internacional (ILC), una idea más antigua que los físicos han mantenido con vida en Japón. Hitoshi Yamamoto, físico de la Universidad de Tohoku en Sendai, Japón, dice que el respaldo es alentador. "Creo que las condiciones para que la ILC avance al siguiente paso en Japón y también a nivel mundial ahora están firmemente establecidas".
La estrategia del CERN contempla 2038 como la fecha para comenzar la construcción del nuevo túnel de 100 kilómetros y el colisionador electrón-positrón. Hasta entonces, el laboratorio continuará operando una versión mejorada del LHC, llamada High Luminosity LHC, que actualmente se encuentra en construcción.
Pero antes de que el CERN pueda comenzar a construir su nueva máquina, tendrá que buscar nuevos fondos más allá del presupuesto regular que recibe de los estados miembros. Llewellyn Smith dice que los países fuera de Europa, incluidos los Estados Unidos, China y Japón, podrían necesitar unirse al CERN para formar una nueva organización global. "Es casi seguro que necesitará una nueva estructura", dice.
El costoso plan tiene sus detractores, incluso en la comunidad de la física. Sabine Hossenfelder, física teórica del Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt en Alemania, se ha convertido en un crítico de la búsqueda de energías cada vez más altas, cuando la recuperación científica, además de medir las propiedades de las partículas conocidas, está lejos de estar garantizada. "Todavía creo que no es una buena idea", dice Hossenfelder. “Estamos hablando de decenas de miles de millones. Simplemente creo que no hay suficiente potencial científico para hacer ese tipo de estudio en este momento ".
El nuevo colisionador estará en territorio desconocido, dice Tara Shears, física de la Universidad de Liverpool, Reino Unido. El LHC tenía un objetivo claro que buscar: el bosón de Higgs, así como las razones bien motivadas de los teóricos para creer que podría haber nuevas partículas en el rango de masas que podría explorar, pero la situación ahora es diferente, dice ella. "No tenemos una predicción equivalente sólida como una roca ahora, y eso hace que saber dónde y cómo buscar respuestas sea más desafiante y de mayor riesgo".
Aún así, dice, "sabemos que la única forma de encontrar respuestas es mediante la experimentación y el único lugar para encontrarlas es donde aún no hemos podido buscar".
Fuentes:
Nature, CERN