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El Gran Colisionador de Hadrones (LHC por sus siglas en inglés) lleva ya más de una semana en su ejecución de 2010 y el inicio de la física de los 7 TeV está ya a la vuelta de la esquina. La semana pasada, los participantes del taller anual de La Thuile (Italia) evaluaron lo que puede esperarse de la primera ejecución del LHC para la física. Así lo explica el Director General del CERN, Rolf Heuer.
Existen grandes expectativas tanto aquí en el CERN como en los laboratorios de física de partículas de todo el mundo, y por buenas razones: estamos a punto de inaugurar la mayor gama de nuevos descubrimientos potenciales que haya visto la física de las partículas en más de una década.
Nuestro objetivo para los próximos 18 a 24 meses es proporcionar un femtobarn inverso (medida de colisiones de partículas) de datos para los experimentos. En otras palabras, suficientes datos como para realizar avances significativos en una amplia gama de canales de la física.
Consideremos la supersimetría. Tanto ATLAS como CMS tendrán datos suficientes como para ampliar de manera significativa la sensibilidad actual hacia nuevos descubrimientos. Los experimentos actuales son sensibles para ciertas partículas supersimétricas con masas de hasta unos 400 GeV. Un femtobarn inverso en el LHC las lleva hasta unos 800 GeV.
Esto implica que, en los dos próximos años, los experimentos del LHC explorarán tanto territorio en su búsqueda de la supersimetría como el que llevan en la historia de la física de las partículas hasta la fecha. En otras palabras, el LHC cuenta con una oportunidad real en los dos próximos años de descubrir partículas supersimétricas, posiblemente elucidando la naturaleza de la materia oscura que constituye aproximadamente la cuarta parte de la masa y energía del Universo.
La partícula de Higgs es otro ejemplo
El último hallazgo del CERN sobre este asunto procedió del LEP (el antiguo Large Electron-Positron collider) hace casi diez años. En el último año de ejecución del LEP, hubo excitantes signos de que la partícula de Higgs podría haber hecho aparición, pero todo lo que podemos asegurar es que dicha partícula debe tener una masa superior a unos 115 GeV.
Desde entonces, el Tevatron ha realizado un gran trabajo para descifrar parte del intervalo de masas en el que podría hallarse la partícula de Higgs. Con un femtobarn inverso de datos procedentes del LHC, los análisis combinados de ATLAS y CMS podrán explorar un intervalo de masas superior y existe la posibilidad de descubrir si la partícula posee una masa próxima a 160 GeV.
En el extremo más exótico del espectro potencial de descubrimientos, los experimentos del LHC serán sensibles a nuevas partículas masivas que podrían anunciar la presencia de nuevas dimensiones. Será posible realizar descubrimientos de masas de hasta 2 TeV, cuando el alcance actual es de aproximadamente 1 TeV.
Debido a todo esto, es un buen momento para ser físico de partículas y, en particular, alumno de física de partículas. Unos 2.500 alumnos licenciados esperan ávidamente datos de todos los experimentos del LHC, ALICE, ATLAS, CMS, LHCb, LHCf y TOTEM. Constituyen un grupo privilegiado y están preparados para desarrollar sus tesis doctorales en la nueva frontera de las altas energías.
Dos años de funcionamiento continuo es una ardua tarea tanto para los operadores del LHC como para los experimentos, pero valdrá la pena. Al abandonar el tradicional ciclo operativo anual del CERN, estamos aumentando el tiempo de ejecución global y el potencial de descubrimiento durante los tres próximos años. Esta ejecución vendrá seguida por los preparativos para colisiones a 14 TeV en un único cierre de operaciones, que constituirá otro gran avance en un territorio tan amplio como este cuyo umbral estamos a punto de traspasar.
Rolf-Dieter Heuer (Alemania, 1948) es físico de partículas y Director General de la Organización Europea para la Investigación Nuclear (CERN) desde el 1 de enero de 2009. Heuer estudió física en la Universidad de Stuttgart y obtuvo el doctorado en la Universidad de Heidelberg (ambas en Alemania). Sus estudios de postdoctorado incluyen el experimento JADE en el anillo de electrón-positrón PETRA del centro de investigación alemán DESY, y en 1984, el experimento OPAL en el CERN. En 2004, fue nombrado Director de Investigación de DESY.
