Gluones Y Quarks
¿Qué sucede cuando lanzamos un objeto y lo hacemos chocar contra otro que viene en dirección contraria? En el mundo habitual, en el que podemos imaginar dos bolas de billar yendo una contra la otra, las colisiones provocan cambios en la dirección de los objetos. Si la energía fuera mayor, podemos pensar, podría ser que las bolas acabaran rompiéndose en el choque; o deformándose, como a menudo ocurre con la carrocería de nuestro vehículo. Siguiendo con el automóvil, una mosca que impacta contra nuestro parabrisas se queda aplastada, y su masa pasa a ser parte de la masa total; una piedra podría rompernos el vidrio...Sin embargo, cuando vamos al mundo subatómico, las colisiones se convierten en algo completamente diferente. La energía del movimiento de cada partícula, liberada en el choque, puede producir la aparición de nuevas partículas, incluso algunas que no existen en condiciones normales porque son demasiado inestables para sobrevivir, o porque habitualmente no hay suficiente energía como para crearlas. Es el mundo que describe la física cuántica, el que intentan desvelar los físicos teóricos desde hace más de medio siglo, cuando se comprobó que la mejor forma de conocer cómo está formada la materia es destrozarla haciéndola chocar contra algo muy duro.
En el año 2000, tras diez años de construcción, se ponía en funcionamiento un laboratorio en el que las partículas que chocan son núcleos pesados, acelarados a velocidades altísimas mediante campos magnéticos. Un núcleo es un conglomerado de protones y neutrones, que tiene carga eléctrica y, por ello, puede ser desviado por un imán. En Long Island, en el Laboratorio Nacional de Brookhaven, un anillo de casi cuatro kilómetros de circunferencia contiene un tubo en el que hay uno de los mejores vacíos que se pueden conseguir en nuestro planeta. Llamado RHIC (de las iniciales de Colisionador de Iones Pesados Relativistas en inglés) el camino por el que viajan los núcleos de oro (y otros elementos pesados), acelerados por 1.740 imanes superconductores, que les fuerzan a seguir trayectorias dentro del tubo y, de paso, los van acelerando, hasta alcanzar casi la velocidad de la luz.
La velocidad de la luz es algo inalcanzable para un objeto que tiene masa: las teorías de la física relativista establecen un criterio, comprobado, de que cuando intentamos acelerar una partícula hay que irle proporcionando cada vez más y más energía, porque -aunque nos resulte paradójico frente a la experiencia cotidiana- la partícula aumenta de masa al ir más deprisa. En el RHIC se consigue proporcionar la energía mediante los campos magnéticos, llegándose a velocidades de 99,995% de la velocidad de la luz. El sistema, evidentemente, es muy complejo: los imanes han de estar enfriados a temperaturas sólo 4,5 grados por encima del cero absoluto, y la energía consumida tiene picos de 15 megavatios.
De hecho, el RHIC consiste en dos anillos, en los que haces de núcleos atómicos circulan en sentidos contrarios. En algunas zonas del conjunto se instalan los detectores capaces de analizar todo lo que sucederá en una colisión; estos detectores tienen el tamaño de una casa. Su cometido es poder obtener todos los datos de una colisión de los dos haces: no es posible separar individualmente cada núcleo, y cada paquete tiene miles de millones de ellos. Pero las colisiones frontales, las que más energía despliegan, se dan menos a menudo, creando una temperatura cercana al billón de grados, durante sólo 10 cuatrillonésimas de segundo.
Esas condiciones de temperatura son únicas en nuestro planeta. Ni siquiera el centro del Sol tiene tanta energía, y sólo en los primeros microsegundos de la vida del Universo hubo tanta energía en las partículas. Por ello, los investigadores del RHIC hablaban de un mini-Big Bang para referirse a esos choques. Hace cuatro años, antes de conectar por vez primera el doble anillo, se despertó cierta polémica: semejantes energías, decían algunos físicos, podrían permitir la creación de algún tipo de inestabilidad de la materia y energía que, potencialmente, podría comerse no sólo el laboratorio o Long Island, sino la cercana ciudad de Nueva York o incluso todo el planeta.
Por supuesto, nada de eso ocurrió y realmente no había necesidad de temer algo así. Sin embargo, es cierto que en esos breves instantes, la burbuja que provoca una colisión de un núcleo de oro contra otro, tiene todas las características de un miniagujero negro, al menos según algunos expertos como Horatiu Nastase, a partir del análisis de los resultados obtenidos: esa burbuja absorbe partículas cercanas más rápidamente (10 veces más) que lo que los modelos teóricos predecían. Una interpretación es que la densidad es suficiente como para crear un pequeño agujero negro. Sin embargo, los cálculos no coinciden, y hay otras explicaciones sobre qué le sucede a la materia a esas energías tan enormes. Las teorías físicas intentan proporcionar una imagen completa de cómo se estructura la materia y la energía y, de paso, comprender cómo se originó todo lo que vemos en el Universo. Sin embargo, aún queda mucho por disponer de esa teoría que unifique lo más pequeño y lo más grande.
Materia Y Energía
La clave del misterio es la misma naturaleza del problema que se estudia: los protones y neutrones del núcleo están compuestos de partículas, denominadas quarks, que establecen sus vínculos con fuerzas nucleares, intercambiando otras partículas como si fuera un pegamento. La física denomina a éstas gluones (glue es pegamento, en inglés). En las colisiones se crean conglomerados de quarks y gluones, regidos por las leyes de la física que se han ido planteando teóricamente, y confirmando experimentalmente en los aceleradores de partículas.
A finales de abril, los diferentes grupos de trabajo del RHIC celebran el segundo congreso científico, para intentar delimitar las propiedades de los experimentos realizados y las implicaciones teóricas de los mismos. Mientras tanto, los núcleos de oro siguen chocando unos contra otros. No se pierde mucha materia: en estos cuatro años sólo se ha consumido unos 5 gramos por el momento.
Mientras tanto, en la Organización Europea de Investigaciones Nucleares (CERN), con sede en Ginebra, se continua la construcción de otro gran acelerador de partículas, el LHC (Gran Colisionador de Hadrones), que estará listo para el año 2007, superarandoen energía al RHIC.