- Por primera vez, los científicos comienzan a entrever lo que ocurre en una escala mil billones de veces menor que un metro. Es el reino del zeptouniverso, un territorio desconocido que desafía nuestra comprensión del cosmos.
- El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) lleva 15 años haciendo chocar partículas en busca de respuestas a los misterios más profundos del cosmos. Ahora, los científicos han comenzado a abrir una puerta trasera hacia una realidad que existe más allá del alcance del colisionador más poderoso del mundo
- Al igual que Galileo necesitó un telescopio para mirar al cielo y Darwin un barco para recorrer el mundo, la humanidad hoy necesita aceleradores de partículas para asomarse a lo más pequeño y lejano del universo. Explorar el zeptouniverso es mucho más que una curiosidad científica: puede redefinir las leyes fundamentales que rigen la realidad.
Almudena Fdez. Sanandrés / Terabithia Press
Desde 2010, el acelerador de partículas más potente jamás construido, ha permitido explorar los secretos del universo haciendo chocar protones a velocidades cercanas a la de la luz. Gracias a él, se descubrió el bosón de Higgs en 2012, completando así el modelo estándar de la física de partículas. Pero más allá de ese modelo —que explica cómo interactúan las partículas fundamentales— aún hay enormes lagunas: la materia oscura, la energía oscura, la gravedad cuántica, o por qué el universo tiene más materia que antimateria.
Para responder a esas preguntas, los físicos están empujando los límites de lo observable hasta escalas más pequeñas y energías más altas. Así han llegado a un nuevo horizonte: el zeptouniverso.
Un millón de veces más pequeño que un protón
El zeptouniverso es una manera de referirse a las escalas de distancia del orden de un zeptómetro (0,000000000000000000001 metros), es decir, una trillonésima parte de un milímetro. En esta dimensión tan extrema, la física conocida empieza a resquebrajarse y pueden aparecer fenómenos completamente nuevos.
Para hacerse una idea de su pequeñez: un átomo mide aproximadamente 0,1 nanómetros (10⁻¹⁰ metros); un protón, unas 100.000 veces más pequeño. Pero un zeptómetro está aún un millón de veces por debajo de ese nivel. Es la escala donde podrían revelarse los efectos de nuevas fuerzas de la naturaleza o partículas aún no descubiertas.
“Los experimentos de sabor prometen vislumbrar energías de hasta 200 TeV y distancias del orden del zeptómetro, ofreciendo la oportunidad de identificar nueva física”.
“Hay una buena oportunidad de explorar escalas del orden de un zeptómetro (~10⁻²¹ m), equivalentes a energías de hasta 200 TeV o incluso más”.
Andrzej J. Buras, físico polaco, uno de los mayores expertos mundiales en física de partículas
¿Cómo se estudia algo tan pequeño?
Aunque no se puede “ver” directamente el zeptouniverso, los físicos pueden inferir su existencia mediante colisiones de partículas a energías cada vez más altas. Cuando dos protones colisionan en el LHC, lo hacen con tal violencia que se transforman en una lluvia de partículas nuevas. Analizando estas partículas —su trayectoria, su masa, su carga— se puede deducir qué ocurrió en los primeros instantes de la colisión, en una fracción de segundo en la que se alcanzan escalas tan pequeñas como un zeptómetro.
Esta es la puerta trasera a la que se refieren los físicos del CERN: aunque no podamos acceder directamente al zeptouniverso, podemos provocarlo y estudiarlo mediante sus huellas.
Y no solo a través de colisiones frontales. Los llamados “experimentos de sabor” (como NA62 o LHCb), que estudian procesos muy raros de desintegración de partículas como los mesones, también permiten llegar a estas profundidades.
El CERN, o Centro Europeo de Investigación Nuclear, es una organización internacional de investigación fundada en 1954 con el objetivo de avanzar en la física de partículas. Situado en Ginebra (Suiza), el CERN es el mayor laboratorio de física de partículas del mundo y alberga un conjunto de potentes instrumentos científicos. La misión del CERN es explorar la estructura fundamental de la materia y utilizar sus hallazgos para comprender mejor el universo. La investigación que se lleva a cabo en el CERN se utiliza para informar sobre una amplia gama de campos científicos, que van desde la medicina a la cosmología.
El instrumento más famoso del CERN es el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), un acelerador de partículas subterráneo de 17 millas de largo. El LHC es capaz de producir potentes haces de energía que pueden utilizarse para simular las condiciones justo después del Big Bang. Estudiando los efectos de estos haces, los científicos del CERN pueden comprender los misterios más profundos del universo.
¿Qué esperan encontrar?
Explorar el zeptouniverso puede abrir nuevas vías para:
- Detectar partículas más allá del modelo estándar, como los candidatos a materia oscura.
- Observar nuevas simetrías rotas, lo que ayudaría a entender por qué existe más materia que antimateria en el universo.
- Investigar dimensiones adicionales, una predicción teórica de algunas versiones de la teoría de cuerdas.
- Estudiar la estructura interna del bosón de Higgs, que podría esconder indicios de una física más profunda.
“Si queremos descubrir nueva física, tenemos que mirar donde no habíamos mirado antes. El zeptouniverso es ese nuevo territorio”
Juan Rojo, físico español, investigador del CERN y profesor en los Países Bajos
Fundado en 1954 por 12 países europeos, el CERN es hoy en día un modelo de colaboración científica internacional y uno de los centros de investigación más importantes en el mundo. Actualmente cuenta con 21 Estados miembros, los cuales comparten la financiación y la toma de decisiones en la organización. Además, otros 28 países no miembros participan con científicos de 220 institutos y universidades en proyectos en el CERN utilizando sus instalaciones. El actual LHC ya permite explorar estas escalas, pero su capacidad será aún mayor cuando entre en funcionamiento su versión mejorada: el High-Luminosity LHC, prevista para finales de esta década. Y más allá, el proyecto del Future Circular Collider (FCC), mucho más potente, abriría una ventana aún más clara al zeptouniverso.
El experimento LHCb del CERN observa por primera vez una violación de simetría materia-antimateria en bariones, un fenómeno que se predijo en los años 60 sobre el origen del universo, pero que nunca antes se había comprobado en las partículas que forman la materia común. Esto podría revelar nuevas vías hacia una física más allá del Modelo Estándar, según explica la agencia Sinc.
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