Cerca de la revolución

El prestigioso investigador Pier Oddone, director del Fermilab, en Estados Unidos, brindó un coloquio en la Facultad invitado por el Departamento de Física. En una entrevista con el Cable el científico describió el apasionante panorama que abre la puesta en marcha del LHC y vaticinó que estamos en el umbral de una transformación radical en la forma de entender cómo funciona la naturaleza.

Pier Oddone nació en Perú y cursó sus estudios universitarios en Estados Unidos. Se graduó en el MIT y luego se doctoró en física en la Universidad de Princeton. Desarrolló una intensa carrera en el ámbito de la física de partículas de altas energías. Fue director de la División de Física del Laboratorio de Berkeley y desde julio de 2005 dirige el Fermilab.

En ese laboratorio, ubicado cerca de la ciudad de Chicago, funciona el Tevatron, el acelerador de partículas más importante del mundo hasta la puesta en marcha del Large Adron Collider (LHC), en Suiza.

Por primera vez en la Argentina, y antes de viajar a Malargüe para visitar el Observatorio Pierre Auge, que el viernes pasado festejó la finalización de su construcción, Oddone dictó un coloquio extraordinario en la Facultad. Posteriormente mantuvo un diálogo con el Cable en el que describió las enormes expectativas que tiene depositadas en el LHC, detalló las distintas alternativas para lo que vendrá después del colisionador y aseguró que se abre una etapa que quedará en la historia de la física. A continuación los pasajes principales de la charla.

– ¿Qué importancia le otorga a la puesta en marcha del LHC y cuáles son los aportes que espera que pueda realizar al conocimiento de la naturaleza?

– Para el mundo entero es un proyecto muy importante. Hay unos 50 ó 60 que están participando de esa experiencia. El proyecto cuenta con cuatro grandes detectores. Nosotros en Fermilab, hemos ayudado a construir la máquina y también somos parte importante del equipo que trabaja en uno de los grandes detectores, el Compact Muon Solenoid (CMS). El campo que abre el LHC es muy, muy grande porque tiene siete veces más energía que las máquinas que tenemos nosotros en Fermilab, y, cuando funcione completamente, va a tener 30 veces el número de colisiones que tenemos nosotros. Entonces llega a explorar una región muy amplia del campo de la física. Yo siempre digo que nosotros con el Tevatron vamos a ser como Cristóbal Colón, llegamos a la playa, quizás nos volvamos famosos por ser los primeros, pero la exploración de todo el continente tiene que hacerse ahora con el LHC. En este momento tenemos un mundo de teorías y cuando uno tiene un mundo de teorías, quiere decir que no sabe bien lo que está pasando, las posibilidades abiertas son muchas. Tenemos indicaciones indirectas de que en este rango de energía, en el que trabajará el LHC, hay varios procesos muy importantes que nos van a ayudar a contestar algunas preguntas que nos hacemos sobre misterios de la naturaleza que no entendemos muy bien. Por ejemplo, pensamos que vamos a poder producir la partícula que explica la materia oscura. La materia oscura es cinco veces más abundante que la materia conocida hasta ahora en el universo y sin embargo no sabemos casi nada sobre ella. Puede darse que vivamos en un mundo que tenga dimensiones de las cuales no somos conscientes. Muchas de nuestras teorías sostienen que vivimos en un mundo de once dimensiones, no de tres, y es posible que se puedan obtener datos que nos permitan avanzar en esas postulaciones. Hay una teoría de supersimetría donde cada partícula que conocemos ahora está asociada a otra partícula más pesada. Es una simetría muy fundamental que haría que nuestras teorías fueran mucho más elegantes de lo que son hoy día y mucho más poderosas, pero no hemos descubierto nada que asegure que estas partículas existen. Entonces especulamos que están ahí y creemos que el LHC nos permitirá descubrirlo.

– Con el LHC en funcionamiento ¿qué rol va a tener el Fermilab?

– Nosotros tenemos varios programas: uno que abarca la alta energía, es decir máquinas como el LHC o el Tevatron; otro referido a neutrinos, y otro a astrofísica y cosmología.
Cuando el LHC esté funcionando a pleno vamos a cerrar el Tevatrón y vamos a seguir con los neutrinos y con los temas cósmicos. Además, seguimos con planes para la maquina que seguirá al LHC y, entretanto, somos importantes colaboradores con Ginebra para hacerlo funcionar. Estamos trabajando en equipo.

– ¿Qué características va a tener la máquina que sucederá al LHC?

– Hay varias posibilidades de acuerdo con los resultados que obtenga el LHC. Una posibilidad es doblar la energía del LHC utilizando nueva tecnología de imanes que precisamente estamos desarrollando nosotros en Fermilab. Eso podría concretarse si se descubre mucho hacia la parte de más alta energía de la máquina, entonces lo más práctico sería duplicar la energía del LHC sobre esa misma planta.

– ¿Eso permitiría avanzar sobre partículas aun más pequeñas?

– Sí, y también producir partículas más pesadas. Si, en cambio, la física de supersimetría del bosón de Higgs, se encuentra en el espectro de partículas relativamente más ligeras, entonces el International Linear Collider (ILC) sería el equipo que seguiría al LHC. En esa máquina estamos trabajando en el Fermilab, junto con grupos de Canadá, distintos países europeos y, por Asia, India, China y Japón. Es una máquina muy costosa porque los electrones y positrones se tienen que acelerar en línea. Esto significa que tenemos que darle toda la energía que necesitamos en un solo paso. Ya no sería un círculo como el LHC. Es muy importante hacer colisiones de electrones contra positrones, o también, de muones positivos contra negativos porque estas partículas, en contraste con los protones, cuanto más las golpeamos siempre aparecen como un punto, no parecen contener una estructura interna. Pero hay teorías que dicen que si las golpeáramos más fuerte, podríamos ver que están constituidas por partículas más pequeños. Hasta tres o cuatro ordenes de magnitud más pequeñas de lo que vemos hoy día. Entonces, si después del LHC requerimos más energía, la duplicamos en el mismo LHC; si los espectros de partículas están en el rango de energías del LHC entonces depende: si son bajas, se hace el ILC; si son de más alta energía probablemente tengamos que desarrollar nueva tecnología, y éste sería el colisionador de muones o algo similar que está desarrollando el CERN. El propio LHC nos va a decir cuál es la mejor opción.

– Hay una partícula que ha sido postulada teóricamente pero que nunca pudo ser observada y que resulta clave para el actual modelo estándar de la física de partículas ¿Cree usted que existe y que el LHC lo va a encontrar?

– Yo apostaría que existe. Quizás no en la forma exacta que hemos predicho. Pero si no existe, tiene que existir algo más para romper la simetría que da masa a las partículas como los quarks. Si no encontramos algo, entonces verdaderamente no entendimos nada. Por otro lado es justamente en el rango de energías en que trabaja el LHC, donde tenemos que romper esa simetría, por lo tanto creo que es muy posible que con el LHC al fin lo encontremos. Así que yo apuesto 3 a 1 que existe (risas).

– ¿Cuál sería su expectativa de máxima en cuanto a los resultados que se pueden obtener con el LHC?

– Lo máximo sería una sorpresa completa, un nuevo fenómeno que no hemos imaginado en papel. Porque descubrir algo completamente inesperado es lo que verdaderamente cambia un campo. Eso nos indicaría que tenemos que pensar las cosas de una manera totalmente diferente. Algo no tan grandioso sería confirmar ciertas especulaciones y teorías que ya hemos hecho, obteniendo datos que nos permitan llenar las partes incompletas de los modelos que hemos pensado, definiendo cuál es la correcta entre alternativas diferentes. Eso también sería muy importante.

– ¿Qué opinión le merecen los títulos catástrofe que despertó en todo el mundo la puesta en marcha del LHC?

– En parte ha sido producto de lo que los propios físicos están diciendo: que es algo completamente nuevo, que no sabemos exactamente qué es lo que va a pasar y todo eso. Entonces algunos comenzaron a imaginar que se podía crear un agujero negro y que podría destruir el planeta. Esto no es posible porque las colisiones que generará el LHC ocurren constantemente en la naturaleza porque los rayos cósmicos que entran todo el tiempo a la atmósfera terrestre producen colisiones con energías todavía mayores a las del LHC. Entonces si esto pudiera pasar, ya habría pasado. De todas maneras la gente tiene derecho a preguntar cualquier cosa y los físicos debemos darles respuestas, y si no podemos, mejor no hacer el experimento. Pero en este caso uno puede decir con seguridad que no puede producirse un agujero negro que se coma la Tierra en pedacitos.
Es cierto que esta máquina puede producir toda clase de sorpresas, pero, agujeros negros, no.

– Siempre se dice que la física es una ciencia de escalas, dónde las leyes que valen, por ejemplo, para lo diminuto (mecánica cuántica), no rigen a escala humana o cósmica ¿Se puede lograr una teoría unificada y cuánto puede ayudar el LHC para lograrlo?

– Estamos siempre tratando de unificar las diferentes fuerzas. Ya se ha hecho con la fuerza electromagnética y la fuerza débil de la radioactividad. En ese caso ya se ha logrado una teoría totalmente unificada. No lo hemos logrado con la fuerza fuerte, eso ocurre a una energía mucho más elevada, pero el LHC nos podría dar muchas sugerencias en relación con lo que puede estar ocurriendo a esa escala. Pero vamos a tener que hacer otros experimentos. Porque lo que sucede es que como tenemos esa teoría del Big Bang, uno debería poder llegar hasta el origen, pero eso no lo vamos a lograr con el LHC. Ése era el gran sueño de Einstein: llegar a una visión de la naturaleza totalmente unificada, en la que todas las fuerzas son manifestaciones de una estructura única que logramos entender completamente.

– Moléculas, átomos, núcleos, protones, neutrones, electrones, quarks, etc. ¿Esta búsqueda es infinita o tiene un límite?

– Eso no lo sabemos. Es posible que haya un límite. A mí me gustaría eso. En cierto sentido sería bueno tener unas cuantas cosas que sean fundamentales ¿Dónde lo encontraremos? No sabemos. En parte, hoy en día, estamos guiados sólo por la estética, porque, por ejemplo, cuando hacemos teoría de cuerdas o de gran unificación, tratamos de utilizar las estructuras más simples, estéticamente más atrayentes. Pero necesitamos datos porque uno puede construir teorías lindísimas, matemáticamente muy buenas, pero que no podemos conectarlas con las observaciones reales. Y habiendo un campo tan grande, el LHC nos va a dar un aliento muy grande en todo eso.

– Como científico, ¿siente que está viviendo un momento tal vez único, para la historia de la física?

– Absolutamente. Estamos ante un umbral de algo que yo creo que va a ser una revolución en cuanto a la forma en la que nosotros entendemos la naturaleza.

Fuente: El Cable Nro. 708