Elizabeth Landau, actualizado el 6 de febrero de 2065 a las 7:54 a. m. ET
(CNN) - Un valor La máquina trituradora de partículas de 10 mil millones de dólares cerrará este fin de semana, descansando en su túnel de 17 millas cerca de la frontera franco-suiza mientras se somete a mantenimiento y mejoras. El Gran Colisionador de Hadrones, uno de los experimentos científicos más grandes del mundo, reanudará sus operaciones con una energía sin precedentes en 2014 o 2015.
¿Te importa?
A juzgar por los muchos comentarios que hemos recibido en CNN.com sobre personas que piensan que la exploración científica es una "pérdida" de dinero, probablemente usted no lo hará. Esto puede deberse a que lo que sucede en el LHC parece muy alejado de la vida cotidiana e incluso del estudio de las estrellas.
“Todo el mundo es un astrónomo aficionado en cierto sentido, todos lo admiramos”, dijo Joel Primack, profesor de física y astrofísica en UC Santa Cruz Starry Sky y nos preguntamos cómo funciona el universo. "No eres un físico de partículas aficionado."
Nuestra ventana al espacio exterior es deslumbrantemente visible. Podemos ver naves espaciales y telescopios lanzándose al cielo, y podemos ver las imágenes que envían.
El espacio interior, el componente fundamental de todas las cosas en una escala ridículamente pequeña, es invisible. Gran parte de nuestra comprensión se basa en la teoría y la probabilidad. Incluso el mayor logro del LHC es incierto; todo lo que podemos decir es el descubrimiento de una partícula que se asemeja a una entidad teórica conocida como bosón de Higgs.
Pero los científicos dicen que explorar lo muy pequeño, lo muy grande y lo distante es importante para comprender el mundo en el que vivimos y necesario para resolver los mismos acertijos.
“La historia básica es que comprender las partículas y las interacciones nos ayuda a comprender la evolución y la estructura del universo en su conjunto y, con suerte, nos proporcionará la tecnología para explorar el universo de manera más efectiva y resolver problemas como problemas energéticos”, dijo Large Joe Incandela, portavoz del Experimento de Solenoide de Muón Pequeño del LHC en el Detector de Partículas.
¿De qué está hecho el universo?
Durante las últimas décadas, los científicos han llegado a la conclusión de que el universo está compuesto sólo por alrededor del 5% de átomos; en otras palabras, lo que vemos que nos rodea Para y saber cosas. Esto significa que el resto es algo que no podemos ver. Alrededor del 71% es algo llamado "energía oscura" y el otro 24% es "materia oscura".
2011: Cada vez más cerca de la 'partícula de Dios'
¿Por qué la 'partícula de Dios' es tan importante?
¿Por qué la 'Partícula de Dios' es tan importante?
2010: El experimento científico más grande del mundo
El festival tiene como objetivo hacer que la ciencia sea "cool"
Se están realizando investigaciones para identificar estos "oscuros" "Los ingredientes están ahí porque no interactúan con la materia ordinaria y nunca han sido detectados directamente.
Pero la estructura a gran escala del universo depende de la materia oscura. "Sin materia oscura, todas las estrellas volarían", dijo Adam Reese, físico de la Universidad Johns Hopkins y del Instituto Científico del Telescopio Espacial.
Se cree que la energía oscura es la expansión acelerada del universo. El trabajo de Reese, ganador del Premio Nobel, respalda esta teoría.
En principio, estos fenómenos están en todas partes, pero ¿cómo los detectamos?
Lo que realmente buscan los físicos de partículas
No todo el espacio entre los cúmulos estelares está vacío. Los físicos de partículas quieren comprender mejor la estructura del universo: el espacio-tiempo.
"Escondidas detrás de esta tela hay partículas que normalmente no vemos, pero con suficiente energía puedes atraerlas a la realidad", dijo Incandela. Los científicos esperan que existan algunas partículas aún no descubiertas porque ayudan a llenar los vacíos en el modelo estándar de física de partículas. El LHC utiliza colisiones de partículas de alta energía para intentar encontrarlas.
Ingadra lo comparó con estar en un barco con peces debajo, mordisqueando la superficie. Se necesita mucha fuerza para sacar uno. Incandela dijo que el bosón de Higgs era difícil de localizar y que se comportaría como una ballena.
Un defecto de esta analogía es que se pueden identificar fácilmente peces reales, pero es mucho más difícil clasificar partículas que aparecen y desaparecen en menos de un segundo.
La última partícula en aparecer en los titulares es el bosón de Higgs, también conocido como la "partícula de Dios", un término que muchos científicos odian. El físico ganador del Premio Nobel Leon Lederman escribió un libro titulado "La partícula divina", pero supuestamente dijo que en realidad quería llamarla "la maldita partícula".
Esta partícula es parte de algo llamado campo de Higgs. Brian Greene, físico teórico de la Universidad de Columbia y presentador de "Rising Stars", lo describe de esta manera:
"Puedes pensar en ello como un baño de melaza invisible, pero todos estamos inmersos en él. Entre ellos", afirmó. Cuando partículas como los electrones intentan moverse a través de una solución similar a la melaza, encuentran resistencia. Esta resistencia es lo que consideramos la masa del electrón en nuestra vida diaria. ”
Sin esta “materia” hecha de partículas de Higgs, los electrones no tendrían masa y no estaríamos aquí en absoluto. Aunque no es una metáfora perfecta, no nos sentimos particularmente pegajosos. /p>
En 2012, la energía de colisión del LHC aumentó a 8 TeV (billones de electronvoltios), estableciendo un récord para la energía de colisión de partículas. Estuvo apagado durante aproximadamente dos años y volvió a funcionar a 13 TeV. /p>
"Realmente parece que estamos a punto de lograr un gran avance. ”
Joel Primack, físico de la UCSC
Con energías más altas, puede ser posible detectar la firma de la materia oscura y comprender lo que parece HIG. Propiedades más precisas de la partícula de Sri Lanka. encontrar evidencia de dimensiones adicionales y tal vez descubrir si la propia gravedad tiene partículas.
"Si quieres entender lo grande, tienes que entender lo pequeño", dijo Primack. Materia y Energía
Primack propuso una idea para la materia oscura en 1982 que sigue siendo uno de los principales contendientes: la supersimetría es la causa de la materia oscura /p>
Esto significa que para cada partícula que conocemos, incluso. En el Higgs, hay una partícula asociada que interactúa de manera similar, pero todas ellas son inestables. La materia oscura es la partícula más ligera que no puede descomponerse en nada más que la más ligera, conocida como partícula masiva de interacción débil o WIMP. p>
Hay varios de ellos en todo el mundo. Los experimentos subterráneos tienen como objetivo detectar estos "WIMP" de materia oscura, como el Experimento de Materia Oscura LUX en Black Hills de Dakota del Sur, donde se almacena xenón líquido a una milla bajo tierra.
Experimentos similares incluyen los realizados en las montañas Gran Sasso del centro de Italia. Los científicos lo estudiarán con más profundidad en el experimento PandaX en el Laboratorio Subterráneo Jinping de China, ubicado a 1,5 millas bajo la roca. p>
El principio detrás de estos experimentos es que las partículas que chocan con el xenón hacen que los núcleos atómicos exploten y emitan un poco de luz. Al examinar la carga y la luz producidas en la colisión, los científicos pueden determinar si hay materia oscura involucrada. hasta el momento no se ha detectado en estos experimentos. Está sucediendo al mismo tiempo que las partículas del LHC chocan, por lo que se pueden encontrar evidencias de materia oscura.
"Realmente parece que estamos al borde de una explosión". un gran avance", dijo Primack. Mientras tanto, en el espacio, los científicos están buscando firmas de materia y energía oscuras. Utilizando el Telescopio Espacial Hubble, Reese y sus colegas midieron supernovas muy distantes, lo que sugiere que la energía oscura debe ser responsable de la siempre- creciente expansión del universo. Ganaron el Premio Nobel en 2011.
El telescopio James Webb, que costará aproximadamente 8 mil millones de dólares, sucederá al Hubble. El telescopio previsto tendrá un espejo de 21 pies de diámetro. Seis veces más grande, el telescopio también busca evidencia de materia y energía oscuras.
Jason, científico adjunto del proyecto del telescopio en el Space Telescope Science Institute. efectos de la materia oscura mediante el mapeo de estrellas, galaxias y grandes estructuras en el universo, y los físicos de partículas intentan encontrar la fuente de los efectos de la materia oscura a través de partículas subatómicas en la Tierra", dijo Jason Kalirai, coautor del estudio. Es un enorme sinergia. ”.
Qué tipo de tecnología vendrá
La pregunta es: ¿de qué sirve todo esto?
A medida que aprendemos más sobre el universo en el que vivimos En, es un sentimiento de pura satisfacción.
Lisa Randall, profesora de física en la Universidad de Harvard y autora de "Knocking on Heaven's Door", dijo: "Esta es sólo una de las cosas que nos hace únicos, que podemos responder preguntas profundas. Y la pregunta básica es hacer predicciones y realizar investigaciones científicas, y realmente funciona."
Considere también que todas las técnicas que conoce se remontan a investigación pura y originalmente se consideraban esotéricas. La luz eléctrica (de hecho, toda la electricidad) proviene de una investigación básica del siglo XIX.
Ingadra dijo que las computadoras y los transistores se originaron a partir de la comprensión de la mecánica cuántica en las décadas de 1920 y 1930.
Por supuesto, Einstein no tenía idea de que su teoría de la relatividad sería relevante para el GPS de su teléfono inteligente. Los relojes atómicos de los satélites deben calibrarse porque, según las predicciones de Einstein, los objetos que se mueven en el espacio se encuentran en "tiempos" diferentes en relación con los observadores de la Tierra.
"La tecnología suele estar muy por detrás de la ciencia pura, y yo diría que hay muchas posibilidades de que ahora estemos más por delante que nunca", dijo Incandela.
Incluso la World Wide Web surgió a partir de una propuesta de Sir Timothy Berners-Lee, físico del CERN en los años 80. Básicamente, la razón por la que tenemos Internet, que todos conocemos y amamos, es porque Berners-Lee quería permitir que los físicos se comunicaran mejor entre sí.
Primack dijo que las búsquedas de materia y energía oscuras, junto con otras partículas que busca el LHC, también pueden arrojar algo útil. Nadie sabía aún para qué serviría, pero nadie predijo que la World Wide Web aparecería en los laboratorios de física de partículas. De hecho, el CERN y el LHC son el mismo laboratorio.
Por supuesto, nada es seguro, al menos es posible, y hacer este tipo de ciencia pura podría ayudar a convertir en realidad varias tecnologías que ahora parecen ciencia ficción.
"Si realmente tuviéramos que explorar el universo, en términos de viajar a través del universo y tener la capacidad de explorar el espacio, eso es lo que se ve en las películas, algo tipo 'Star Trek', por así decirlo, en principio necesitamos comprender y ser capaces de aprovechar el potencial de la naturaleza a un nivel que no tenemos ahora", afirmó Incandla.